Расчет и анализ оптических систем, включающих дифракционные и градиентные элементы

• Автор: Степанов, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 268 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ ЛУЧЕВОГО И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ДИФРАКЦИОННЫЕ И ГРАДИЕНТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1.1. Расчет хода лучей и оценка качества изображения
1.2. Габаритный расчет
1.3. Расчет хроматизма первого порядка
1.4. Расчет монохроматических аберраций третьего порядка
1.5. Параксиальный и аберрационный расчет внеосевого ДОЭ 59 Выводы
2. РАСЧЕТ АБЕРРАЦИЙ ВЫСШИХ ПОРЯДКОВ
2.1 .Однородные дифракционно-рефракционные оптические
системы
2.2.Псевдолучи, диаграмма рассеяния и аберрационные коэффициенты
2.3.Решение лучевого уравнения методом последовательных приближений
2.4.Псевдолуч в среде, ограниченной сферическими поверхностями
2.5.Отклонение пссевдолуча бесконечно тонким оптическим
элементом
Выводы
3.АНАЛИЗ АБЕРРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ И ПОСТРОЕНИЕ
НА ЕГО ОСНОВЕ ПРОСТЕЙШИХ КОМПОНЕНТОВ
3.1.0днородная рефракционная и дифракционная линзы
3.2.Линза Вуда
3.3.Радиально-градиентная линза со сферическими поверхностями
ЗАКомпонент, включающий линзу Смита
3.5.Компонент, включающий дифракционную асферику
Выводы
4.ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ВЫСОКОРАЗРЕШАЮЩИХ
ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ДИФРАКЦИОННЫМИ И
ГРАДИЕНТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
4.1 .Двухлинзовый дифракционно-градиентный объектив
4.2.Симметричный дифракционно-градиентный триплет
4.3.Склеенная линза Вуда
4.4.Склеенный радиально-градиентный триплет
4.5.Алгоритмы и программные средства формирования схемных решений и оптимизации конструктивных параметров объективов
Выводы
5.ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОННОЙ СТРУКТУРЫ ДИФРАКЦИОННЫХ линз с
ЗАДАННЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
5.1 .Анализ возможностей голографического метода при формировании фронтов интерферирующих волн элементами традиционной оптики
5.2.Расчет и оптимизация параметров системы интерференционного копирования, предназначенной для формирования структуры ДЛ мягкого рентгеновского диапазона
5.3.Влияние отклонений конструктивных параметров системы копирования на оптические характеристики рентгеновской ДЛ
5.4. Анализ и расчет гибридной дифракционно-рефракционной схемы голографического формирования структуры рентгеновской ДЛ
5.5.Аберрации синтезированных ДЛ, вызванные ошибками
их изготовления
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ДА - дифракционная асферика.
ДЛ - дифракционная линза.
ДОЭ - дифракционный оптический элемент.
ДТ - дифракционный транспарант.
ЛВ - линза Вуда.
ЛС - линза Смита.
ОРЛ - однородная рефракционная линза.
РГЛ - радиально-градиентная линза.
СЛВ - склеенная линза Вуда.
СРГТ - склеенный радиально-градиентный триплет.

диаграммы рассеяния. Особенно разница в трудоемкости вычислений велика, когда оптическая система включает градиентные элементы.
Числовые критерии, основанные на использовании функций, оценивающих качество оптического изображения по диаграмме рассеяния лучей, предложены в работе /149/ и модернизированы в /31/. Эти функции имеют вид
где Аг{ - расстояние между точкой пересечения i -го луча с плоскостью изображения и некоторой опорной точкой в этой плоскости (например, точкой параксиального изображения); N - число лучей, равномерно заполняющих площадь выходного зрачка и формирующих изображение объектного точечного источника.
Оценочные функции ()1 и £)2 определяют нормированные средний радиус и средний квадратичный радиус лучевой диаграммы рассеяния. Функции же (23 и ()4 не имеют такой наглядной интерпретации. Решению вопроса о том, насколько оценка качества изображения по лучевым критериям соответствует оценке по концентрации энергии, а также определению значения лучевых критериев, наиболее точно соответствующие граничному значению £() =0,73 при различных видах аберрационных искажений посвящена работа 161, в которой, в частности, показано, что наиболее надежными являются лучевые критерии, основанные на оценочных функциях (?3 и 04. В работе также показано, что граничные значения (23=0,68 и <24 =0,7, с вероятностью более 90% гарантируют концентрацию энергии в диске Эйри н(8Л)>0,73 при любых видах аберрационных искажений. Учитывая, что трудоем-
(1.20)