相位全息圖的案例
基于Matlab的三維相位型全息圖設(shè)計
全息技術(shù)的不斷發(fā)展使社會步入了一個發(fā)展迅速的新領(lǐng)域，由于三維顯示技術(shù)可以使觀察者更容易接受，其發(fā)展速度十分迅速，基于計算全息的三維全息圖的設(shè)計方法有很多種，其中層析法的設(shè)計最為流行，可以利用計算機模擬所需的三維物體，通過算法的不斷迭代優(yōu)化計算出所需的全息圖。
如圖選用目標(biāo)圖像為三維物體的小火車，對其進行三維相位型全息圖的設(shè)計，目標(biāo)圖像分為強度圖與深度圖，深度圖是根據(jù)3Dmax軟件對其進行渲染得到的，因此深度圖也就代表了火車在空間的深度信息；強度圖也就代表了其強度信息。
（a）強度圖 （b）深度圖
圖1 目標(biāo)圖像
定義再現(xiàn)距離為300mm，目標(biāo)圖像的深度為30mm，因此總體深度范圍為300-330mm，根據(jù)灰度值對其進行劃分，總共劃分為256層。具體程序設(shè)計步驟為：
1.初始參數(shù)定義：波長、像元大小與尺寸、目標(biāo)圖像、填充比例等。
2.利用“im2double”與“imread”函數(shù)讀入強度圖與深度圖，然后對深度圖進行處理，采用均值劃分將其按照目標(biāo)圖像的深度信息對其進行深度劃分。
3.采用優(yōu)化算法進行迭代設(shè)計計算，優(yōu)化算法也就是所采用的的菲涅爾正逆衍射、傅里葉正逆衍射、角譜正逆衍射（即自定義函數(shù)“Fresnel”、“Fourier”、“Angular spectrum”）不斷優(yōu)化全息面的復(fù)振幅分布。
4.對最終優(yōu)化結(jié)果全息面的復(fù)振幅分布進行編碼，編碼采用我們自己定義的編碼方式。
5.采用“imwrite”函數(shù)進行保存全息圖。
計算得到的相位全息圖如下圖2所示。
圖2 相位全息圖
然后我們對其進行模擬再現(xiàn)，再現(xiàn)即選用上述迭代運算第3步的單次計算公式，導(dǎo)入設(shè)計好的計算全息圖，通過改變不同的再現(xiàn)距離即可。選用步長為5mm再現(xiàn)結(jié)果如下圖3所示。
展開 VirtualLab：超透鏡與超表面全息
超全息圖
□ 傳統(tǒng)的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現(xiàn)相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
□ 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構(gòu)建模塊的超表面來實現(xiàn)。
□ 使用超表面構(gòu)建模塊，可以以一種直接的方式設(shè)計高數(shù)值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構(gòu)建模塊
□ Nanofin結(jié)構(gòu)的工作原理是基于雙折射原理。它的相位操縱是通過單個Nanofin的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。
□ 為了實現(xiàn)其作為半波片的功能，必須仔細優(yōu)化Nanofin的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
□ 由于雙折射特性，以Nanofin為構(gòu)建模塊的超透鏡具有偏振敏感性。
納米柱（Nanopillar）構(gòu)建模塊
□ 由高折射率材料制成的旋轉(zhuǎn)對稱Nanopillar是另一種常見的超表面構(gòu)建模塊。
□ 通過調(diào)整Nanopillar的直徑，實現(xiàn)了Nanopillar的相位控制。
□ 由于納米柱結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)對稱性，用納米柱結(jié)構(gòu)構(gòu)建的超透鏡對偏振不敏感。
展開 超透鏡與超表面全息
超全息圖
? 傳統(tǒng)的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現(xiàn)相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
? 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構(gòu)建模塊的超表面來實現(xiàn)。
? 使用超表面構(gòu)建模塊，可以以一種直接的方式設(shè)計高數(shù)值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構(gòu)建模塊
? Nanofin結(jié)構(gòu)的工作原理是基于雙折射原理。它的相位操縱是通過單個Nanofin的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。
? 為了實現(xiàn)其作為半波片的功能，必須仔細優(yōu)化Nanofin的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
? 由于雙折射特性，以Nanofin為構(gòu)建模塊的超透鏡具有偏振敏感性。
納米柱（Nanopillar）構(gòu)建模塊
? 由高折射率材料制成的旋轉(zhuǎn)對稱Nanopillar是另一種常見的超表面構(gòu)建模塊。
? 通過調(diào)整Nanopillar的直徑，實現(xiàn)了Nanopillar的相位控制。
? 由于納米柱結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)對稱性，用納米柱結(jié)構(gòu)構(gòu)建的超透鏡對偏振不敏感。
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超全息圖
? 傳統(tǒng)的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現(xiàn)相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。
? 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構(gòu)建模塊的超表面來實現(xiàn)。
? 使用超表面構(gòu)建模塊，可以以一種直接的方式設(shè)計高數(shù)值孔徑全息圖。
納米片（Nanofin）構(gòu)建模塊
? Nanofin結(jié)構(gòu)的工作原理是基于雙折射原理。它的相位操縱是通過單個Nanofin的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。
? 為了實現(xiàn)其作為半波片的功能，必須仔細優(yōu)化Nanofin的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
? 由于雙折射特性，以Nanofin為構(gòu)建模塊的超透鏡具有偏振敏感性。
納米柱（Nanopillar）構(gòu)建模塊
? 由高折射率材料制成的旋轉(zhuǎn)對稱Nanopillar是另一種常見的超表面構(gòu)建模塊。
? 通過調(diào)整Nanopillar的直徑，實現(xiàn)了Nanopillar的相位控制。
? 由于納米柱結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)對稱性，用納米柱結(jié)構(gòu)構(gòu)建的超透鏡對偏振不敏感。
展開 
GLAD：利用全息圖實現(xiàn)加密和解密
概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統(tǒng)描述
在本例中一個復(fù)雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復(fù)全息圖樣對應(yīng)的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復(fù)雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。
圖1是加密過程示意圖，在遠場區(qū)兩束光相干涉得到干涉圖樣，對于一個復(fù)雜的隨機參考光源，任意選擇一個物光源全息圖樣都會非常的復(fù)雜。僅僅依靠全息圖是很難確定物光源的，只有使用同一個隨機光源才能對其恢復(fù)，圖2給出了解密過程示意圖。通過遮擋板將恢復(fù)出的部分分量遮擋就可以濾除不必要的成分，如圖3所示。
圖1 加密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖2 解密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 解密過程中去除不需要的成分
模擬結(jié)果
圖4 初始待加密光束的光強分布（復(fù)雜光束）
圖5 點光源和圖4所示復(fù)雜光束干涉形成的全息圖樣
圖6 解密過程中透鏡焦平面上不加遮擋板時的光強分布
圖7 解密過程中透鏡焦平面上引入遮擋板后的光強分布
圖8解密過程重建后的復(fù)雜光強分布，是初始分布（圖4）的完美重現(xiàn)
展開 GLAD：利用全息圖實現(xiàn)加密和解密
概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統(tǒng)描述
在本例中一個復(fù)雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復(fù)全息圖樣對應(yīng)的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復(fù)雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。圖1是加密過程示意圖，在遠場區(qū)兩束光相干涉得到干涉圖樣，對于一個復(fù)雜的隨機參考光源，任意選擇一個物光源全息圖樣都會非常的復(fù)雜。僅僅依靠全息圖是很難確定物光源的，只有使用同一個隨機光源才能對其恢復(fù)，圖2給出了解密過程示意圖。通過遮擋板將恢復(fù)出的部分分量遮擋就可以濾除不必要的成分，如圖3所示。
圖1.加密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖2.解密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖3.解密過程中去除不需要的成分
模擬結(jié)果
圖4.初始待加密光束的光強分布（復(fù)雜光束）
圖5.點光源和圖4所示復(fù)雜光束干涉形成的全息圖樣
圖6.解密過程中透鏡焦平面上不加遮擋板時的光強分布
圖7.解密過程中透鏡焦平面上引入遮擋板后的光強分布
圖8.解密過程重建后的復(fù)雜光強分布，是初始分布（圖4）的完美重現(xiàn)
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概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統(tǒng)描述
在本例中一個復(fù)雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復(fù)全息圖樣對應(yīng)的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復(fù)雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。圖1是加密過程示意圖，在遠場區(qū)兩束光相干涉得到干涉圖樣，對于一個復(fù)雜的隨機參考光源，任意選擇一個物光源全息圖樣都會非常的復(fù)雜。僅僅依靠全息圖是很難確定物光源的，只有使用同一個隨機光源才能對其恢復(fù)，圖2給出了解密過程示意圖。通過遮擋板將恢復(fù)出的部分分量遮擋就可以濾除不必要的成分，如圖3所示。 圖1.加密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖2.解密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖3.解密過程中去除不需要的成分
模擬結(jié)果
圖4.初始待加密光束的光強分布（復(fù)雜光束） 圖5.點光源和圖4所示復(fù)雜光束干涉形成的全息圖樣
圖6.解密過程中透鏡焦平面上不加遮擋板時的光強分布 圖7.解密過程中透鏡焦平面上引入遮擋板后的光強分布 圖8.解密過程重建后的復(fù)雜光強分布，是初始分布（圖4）的完美重現(xiàn)
展開 Light | 呼之欲出: 裸眼3D時代終要到來
圖1：分層深度圖像與體素的三維編碼效率對比：（a）分層深度圖像的渲染邏輯，（b）分層深度圖像的渲染結(jié)果，三層即可記錄相機視角下幾乎完整的三維信息，（c）體素渲染結(jié)果，高質(zhì)量三圍編碼需要使用細粒度的體素間隔，導(dǎo)致結(jié)果稀疏，編碼效率相對低下，且深度信息被量化。
圖2：兩階段神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練管線
相較課題組前期的工作(Nature
2021, 591, 7849)，研究者引入了基于LDI和掩膜分層法(silhouette-mask layer-based method)計算的全新大規(guī)模全息圖數(shù)據(jù)集 MIT-CGH-4K-V2，以實現(xiàn)更為逼真的 3D 景深效果。研究者同時提出了基于第二階段無監(jiān)督學(xué)習(xí)的深度雙相位編碼(deep double-phase method)，可以針對距離全息圖平面不同傳播距離的三維場景實現(xiàn)端到端高質(zhì)量純相位全息圖生成。
圖3：（a）三維投影拍攝結(jié)果展示，相較前期工作，本文改善了前景背景邊界的失真，實現(xiàn)了更逼真的景深效果，（b）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同時實現(xiàn)全息投影像差矯正
研究結(jié)果顯示，該方法能夠穩(wěn)健地處理非完美深度圖的真實采集輸入，且通過用戶閉環(huán)(user-in-the-loop)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，可以實現(xiàn)端到端生成光學(xué)像差矯正后的三維投影，已達到去除用戶佩戴矯正眼鏡的需求。
視頻1：基于神經(jīng)輻射場（NeRF）輸出的RGB-D所計算拍攝的三維全息投影
本研究的開展，解決了兩大類傳統(tǒng)算法各自的痛點，提供了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算全息圖渲染訓(xùn)練新思路以及更適合的三維輸入表征。該方法的穩(wěn)健性使得由神經(jīng)輻射場(NeRF)重建的帶有不完美深度圖的三維場景也能夠被轉(zhuǎn)化高質(zhì)量的計算全息圖，從而極大地減小了真實采集輸入的獲取難度。此外針對像差修正的集成為計算全息在輕量級、可穿戴的便攜式全息近眼顯示的實現(xiàn)提供了技術(shù)可行性支持。
展開 ZEMAX | 如何使用光學(xué)制造全息圖修正像差
然后打開后者，建立 OFH：
在第 3 面的注釋單元格中指定構(gòu)造文件的公共部分名稱，在本例中為“ OFHSphericalCorrector ”
改變透鏡前表面（表面 #3）為光學(xué)構(gòu)造全息圖
設(shè)置適當(dāng)?shù)?OFH 參數(shù)，以確保全息圖的形狀和功能無誤，在這種情況下：
形狀 = 0，對應(yīng)圓錐非球面形狀，同標(biāo)準(zhǔn)面類似。
全息類型 = 1，對應(yīng)于與全息圖 1 表面相同的結(jié)構(gòu)幾何，在這種情況下，兩束構(gòu)造光束都是從一個無限遠的光源發(fā)散的。
衍射級次 = 1
曲率 = 1/（前透鏡半徑） = 0.02 mm-1
圓錐系數(shù) = 0
OPD模式 = 0，對應(yīng)全息圖默認的光程差計算
現(xiàn)在透鏡前表面是一個 OFH 面，與初始系統(tǒng)的透鏡前表面形狀匹配。這個系統(tǒng)包含了 OFH，代表了全息圖的重現(xiàn)系統(tǒng)。
在此階段，由于構(gòu)造文件 2 中的相位板沒有任何非零項，OFH 是由兩束相同的光束的干涉構(gòu)成，對系統(tǒng)沒有任何影響。因此，重構(gòu)系統(tǒng)的外觀和性能應(yīng)該與原始的“ StartingLens.zmx ”文件完全相同。
優(yōu)化 OFH
如前所述，構(gòu)造文件 2 中的相位板已經(jīng)定義了兩個變量，Zernike 項 4 和 9。通過在多重結(jié)構(gòu)編輯編輯器工具欄中單擊
增加
全息變量 (Add Hologram Variables)，可以輕松地從重現(xiàn)文件中訪問這些變量，如下圖所示：
增加全息變量 (Add Hologram Variables) 可以在構(gòu)造文件中查找變量，并將它們作為 HLGV 多重結(jié)構(gòu)操作數(shù)添加到重現(xiàn)文件中。
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概述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
系統(tǒng)描述
在本例中一個復(fù)雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復(fù)全息圖樣對應(yīng)的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復(fù)雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。
圖1是加密過程示意圖，在遠場區(qū)兩束光相干涉得到干涉圖樣，對于一個復(fù)雜的隨機參考光源，任意選擇一個物光源全息圖樣都會非常的復(fù)雜。僅僅依靠全息圖是很難確定物光源的，只有使用同一個隨機光源才能對其恢復(fù)，圖2給出了解密過程示意圖。通過遮擋板將恢復(fù)出的部分分量遮擋就可以濾除不必要的成分，如圖3所示。
圖1.加密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖2.解密過程結(jié)構(gòu)示意圖
圖3.解密過程中去除不需要的成分
模擬結(jié)果
圖4.初始待加密光束的光強分布（復(fù)雜光束）
圖5.點光源和圖4所示復(fù)雜光束干涉形成的全息圖樣
圖6.解密過程中透鏡焦平面上不加遮擋板時的光強分布
圖7.解密過程中透鏡焦平面上引入遮擋板后的光強分布
圖8.解密過程重建后的復(fù)雜光強分布，是初始分布（圖4）的完美重現(xiàn)
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自定義分析分為兩部分：第一部分是針對全息圖 1 和全息圖 2 表面的情況，第二部分是針對光學(xué)制造全息圖面的情況。前者使用純粹的幾何關(guān)系處理，但后者需要打開構(gòu)造文件和執(zhí)行真正考慮構(gòu)造光學(xué)元件的光線追跡。
為了計算光學(xué)制造全息圖 1 或 2 表面形式的全息條紋圖，我們可以簡單地追跡從這兩種全息圖結(jié)構(gòu)到全息圖表面的光線，并檢查它們的相對路徑長度，以找到干涉圖。在自定義分析中，這種計算類似于基于路徑長度差的干涉圖方法。
對于條紋密度，這種計算是基于全息圖表面上給定點上構(gòu)造光向量（光線方向余弦）的差值和構(gòu)造光束波長的差值。在自由空間中，干涉如下描述：
在該表達式中，
Λ
為條紋間距（密度的倒數(shù)），
ro
和
rr
是構(gòu)造光向量，
f
是條紋面的正交方向。如圖所示，其中紅色虛線表示自由空間中的干涉條紋:
然而，OpticStudio 將全息圖建模為薄膜，代表除了在全息圖表面的平面上，在任何地方都不能有條紋。我們可以使用表面法線來考慮表面輪廓：
f' 處于薄膜平面內(nèi)，所以
σ
是我們關(guān)心的值（即全息圖表面平面內(nèi)的條紋間距），取這個值的倒數(shù)就可以得到條紋密度。需要注意的是，所有這些計算都是純局部的，因為確定在任何給定位置的條紋密度的計算是在整個全息圖表面的點網(wǎng)格上執(zhí)行的。
計算全息圖 1 和全息圖 2 表面的全息條紋頻率
在使用全息圖 1 和 2 表面的情況下，構(gòu)造光源被定義為 XYZ 坐標(biāo)中的點，在構(gòu)造點和全息圖表面之間的光線路徑中沒有光學(xué)干涉。因此，對于全息圖表面上的每個點，我們可以通過純粹的幾何處理來計算兩個源點光線矢量的差，而不需要追跡光線。
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Ansys Zemax | 如何使用光學(xué)制造全息圖修正像差
“ OFHSphericalCorrector_2.zmx ”是構(gòu)造文件 2，它類似于構(gòu)造文件 1，但另外包含一個位于透鏡前表面前的相位板。該相位板使用 Zernike Fringe 相位表面 (Zernike Fringe Phase surface) 建模，該表面的所有項最初都被設(shè)為零。將分別表示離焦和三階球差的第 4 項和第 9 項設(shè)為變量，以便以后進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。
上圖是兩個構(gòu)造文件只繪制到鏡頭的前表面的布局圖，這也是每個文件中的系統(tǒng)光闌。光闌代表假定的兩個構(gòu)造光相互干涉的表面，只有在構(gòu)造文件中光闌位置處的光線交互位置的向量才能決定全息圖的屬性。從 OFH 的角度來看，構(gòu)造文件中所有在光闌后的表面都將被忽略，所以光闌后的表面在布局圖中為了清晰顯示都被隱藏了。
設(shè)置重構(gòu)系統(tǒng)
一旦構(gòu)造文件被定義，重現(xiàn)系統(tǒng)就可以從初始系統(tǒng)開始設(shè)置了 (" StartingLens.zmx ")。
首先，確保兩個構(gòu)造文件與初始系統(tǒng)放在同一個文件夾中。然后打開后者，建立 OFH：
一旦構(gòu)造文件被定義，重現(xiàn)系統(tǒng)就可以從初始系統(tǒng)開始設(shè)置了 (" StartingLens.zmx ")。
首先，確保兩個構(gòu)造文件與初始系統(tǒng)放在同一個文件夾中。然后打開后者，建立 OFH：
在第 3 面的注釋單元格中指定構(gòu)造文件的公共部分名稱，在本例中為“ OFHSphericalCorrector ”
改變透鏡前表面（表面 #3）為光學(xué)構(gòu)造全息圖
設(shè)置適當(dāng)?shù)?OFH 參數(shù)，以確保全息圖的形狀和功能無誤，在這種情況下：
形狀 = 0，對應(yīng)圓錐非球面形狀，同標(biāo)準(zhǔn)面類似。
全息類型 = 1，對應(yīng)于與全息圖 1 表面相同的結(jié)構(gòu)幾何，在這種情況下，兩束構(gòu)造光束都是從一個無限遠的光源發(fā)散的。
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圖1是加密過程示意圖，在遠場區(qū)兩束光相干涉得到干涉圖樣，對于一個復(fù)雜的隨機參考光源，任意選擇一個物光源全息圖樣都會非常的復(fù)雜。僅僅依靠全息圖是很難確定物光源的，只有使用同一個隨機光源才能對其恢復(fù)，圖2給出了解密過程示意圖。通過遮擋板將恢復(fù)出的部分分量遮擋就可以濾除不必要的成分，如圖3所示。
在本例中一個復(fù)雜的隨機圖樣作為參考光源，用來恢復(fù)全息圖樣對應(yīng)的物光源。加密過程中，讓兩束光干涉疊加得到干涉圖樣，并用膠片或者光刻膠記錄下來，得到一個全息圖；解密時，只使用復(fù)雜的隨機圖樣照射前面形成的全息圖就可以獲得物光源信息。
系統(tǒng)描述
全息圖能夠通過兩束相干光相干疊加獲得。用其中一束光照射生成的全息圖就可以得到另一束相干光，這樣全息圖就可以用作加密/解密的裝置了。
概述
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然后打開后者，建立 OFH：
1.在第 3 面的注釋單元格中指定構(gòu)造文件的公共部分名稱，在本例中為“ OFHSphericalCorrector ”
2.改變透鏡前表面（表面 #3）為光學(xué)構(gòu)造全息圖
3.設(shè)置適當(dāng)?shù)?OFH 參數(shù)，以確保全息圖的形狀和功能無誤，在這種情況下：
a.形狀 = 0，對應(yīng)圓錐非球面形狀，同標(biāo)準(zhǔn)面類似。
b.全息類型 = 1，對應(yīng)于與全息圖 1 表面相同的結(jié)構(gòu)幾何，在這種情況下，兩束構(gòu)造光束都是從一個無限遠的光源發(fā)散的。
c.衍射級次 = 1
d.曲率 = 1/（前透鏡半徑） = 0.02 mm-1
e.圓錐系數(shù) = 0
f.OPD模式 = 0，對應(yīng)全息圖默認的光程差計算
現(xiàn)在透鏡前表面是一個 OFH 面，與初始系統(tǒng)的透鏡前表面形狀匹配。這個系統(tǒng)包含了 OFH，代表了全息圖的重現(xiàn)系統(tǒng)。
在此階段，由于構(gòu)造文件 2 中的相位板沒有任何非零項，OFH 是由兩束相同的光束的干涉構(gòu)成，對系統(tǒng)沒有任何影響。因此，重構(gòu)系統(tǒng)的外觀和性能應(yīng)該與原始的“ StartingLens.zmx ”文件完全相同。
優(yōu)化 OFH
如前所述，構(gòu)造文件 2 中的相位板已經(jīng)定義了兩個變量，Zernike 項 4 和 9。通過在多重結(jié)構(gòu)編輯編輯器工具欄中單擊 增加全息變量 (Add Hologram Variables)，可以輕松地從重現(xiàn)文件中訪問這些變量，如下圖所示：
增加全息變量 (Add Hologram Variables) 可以在構(gòu)造文件中查找變量，并將它們作為HLGV多重結(jié)構(gòu)操作數(shù)添加到重現(xiàn)文件中。這些變量現(xiàn)在可以與重現(xiàn)文件中的任何其他變量一起使用（如果有的話）。在本例中，將添加4個 HLGV操作數(shù)，2個用于構(gòu)造文件1，2個用于構(gòu)造文件2。我們只對構(gòu)造文件2的操作數(shù)感興趣（它已經(jīng)應(yīng)用了變量求解 ‘V’），所以刪除構(gòu)造文件1的操作數(shù)。
展開 Ansys Zemax | 如何使用ZOS-API分析全息圖的結(jié)構(gòu)條紋
全息圖分析中的假設(shè)
假設(shè)全息圖表面的通光孔徑為圓形，由 LDE 的凈口徑/半直徑單元定義（忽略孔徑在 表面屬性 (Surface Properties) > 忽視孔徑 (Aperture are ignored) 中定義）。在光學(xué)制造全息圖的情況下，這仍然是正確的，因為全息圖的大小是由重構(gòu)全息圖表面的通光半直徑?jīng)Q定的。建議對全息圖表面使用“ 浮動孔徑 (Floating Aperture) ”或“無 (None) ”光圈類型，以避免混淆。
對于光學(xué)全息圖，假設(shè)在所有三個文件（兩個構(gòu)造文件和一個重構(gòu)文件）中的系統(tǒng)單位是相同的。
該分析對曲面全息圖是有效的，在彎曲全息圖面上計算得到結(jié)果。對于所有類型的全息圖，在條紋密度計算中，條紋間距計算在采樣點處的全息圖表面的局部切平面內(nèi)。在干涉圖視圖中，構(gòu)造點到實際表面坐標(biāo)（包括矢高）的路徑長度是根據(jù)路徑長度計算的。但是，由于結(jié)果被投影到 2D 數(shù)據(jù)網(wǎng)格中，所以在分析輸出時必須小心。特別地，對于全息圖 1 和 2，光線的柵格在表面通光半直徑上是等距的。對于光學(xué)制造的全息圖，光線在光瞳中是等間距的。還請注意，該分析目前僅適用于圓錐全息圖基底形狀。也就是說，不支持光學(xué)全息圖中復(fù)雜的表面矢高選項（光學(xué)全息圖的“ 形狀 ”參數(shù)必須為0）。
對于光學(xué)制造全息圖，重現(xiàn)全息圖的幾何形狀必須精確匹配結(jié)構(gòu)文件中的光闌表面的幾何形狀。
構(gòu)造文件中支持反射鏡。如果光學(xué)全息圖構(gòu)造文件的光闌面在鏡像空間中（光線通過奇數(shù)面鏡子反射），則認為光線入射到光闌面的“ 前方 ”（即使它們沿 -Z 方向傳播）。
參考文獻
1. Welford, W. T.
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