光學(xué)全息圖
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
光學(xué)全息圖的實例教程
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在介紹了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文還演示了如何設(shè)置以重現(xiàn)示例文件中的 OFH。然后介紹了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問構(gòu)造光束的變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是 OpticStudio 中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構(gòu)造光，一個 ZMX 文件表示全息圖重現(xiàn)文件。本示例所需的三個文件可以在本文的附件中找到。
初始系統(tǒng)
本文所考慮的系統(tǒng) (StartingLens.zmx) 由一個簡單的雙凸透鏡組成，工作波長為0.633 nm，像平面位于其近軸焦點處。
從OPD光扇圖可以看出，球差是主要的像差：
通過在單透鏡的前表面放置光學(xué)全息圖 (OFH)，可將其性能優(yōu)化至衍射極限。正如之前發(fā)布文章“ 如何在OpticStudio中建模全息圖 ”中所解釋的，OFH 需要使用三個 ZMX 文件：
· 放置 OFH 的重現(xiàn)文件
· 光線 1 的構(gòu)造文件
· 光線 2 的構(gòu)造文件
在這個例子中，重現(xiàn)文件是“ StartingLens.zmx ”，包含放置 OFH 的單透鏡。全息圖構(gòu)造文件名稱為“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”和“ OFHSphericalCorrector_2.zmx ”。這些 ZMX 文件滿足 OFH 構(gòu)造文件所需的命名規(guī)則（它們的文件名前綴相同，但在末尾附加了“ _1 ”和“ _2 ”的后綴）。
展開 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（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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概要
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現(xiàn)文件中設(shè)置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問任何結(jié)構(gòu)造光束變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構(gòu)造光，一個ZMX文件表示全息圖重現(xiàn)文件。本示例所需的三個文件可以在本文的附件中找到。
初始系統(tǒng)
本文所考慮的系統(tǒng)(StartingLens.zmx)由一個簡單的雙凸透鏡組成，工作波長為0.633 nm，像平面位于其近軸焦點處。
從 OPD 光扇圖可以看出，球差是主要的像差：
通過在單透鏡的前表面放置光學(xué)全息圖 (OFH)，可將其性能優(yōu)化至衍射極限。OFH 需要使用三個 ZMX 文件：
放置 OFH 的重現(xiàn)文件
光線 1 的構(gòu)造文件
光線 2 的構(gòu)造文件
在這個例子中，重現(xiàn)文件是“ StartingLens.zmx ”，包含放置 OFH 的單透鏡。全息圖構(gòu)造文件名稱為“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”和“ OFHSphericalCorrector_2.zmx ”。這些 ZMX 文件滿足 OFH 構(gòu)造文件所需的命名規(guī)則（它們的文件名前綴相同，但在末尾附加了“ _1 ”和“ _2 ”的后綴）。
構(gòu)造文件
“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”是構(gòu)造文件 1，只包含一個準直光束入射透鏡。
展開 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（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.
展開 本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現(xiàn)文件中設(shè)置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問任何結(jié)構(gòu)造光束變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。(聯(lián)系我們獲取文章附件）
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個模型需要使用兩個ZMX文件作為構(gòu)造光，一個ZMX文件表示全息圖重現(xiàn)文件。本示例所需的三個文件可以在本文的附件中找到。
(聯(lián)系我們獲取文章附件）
初始系統(tǒng)
本文所考慮的系統(tǒng)(StartingLens.zmx)由一個簡單的雙凸透鏡組成，工作波長為0.633 nm，像平面位于其近軸焦點處。
從 OPD 光扇圖可以看出，球差是主要的像差：
通過在單透鏡的前表面放置光學(xué)全息圖 (OFH)，可將其性能優(yōu)化至衍射極限。OFH 需要使用三個 ZMX 文件：
放置 OFH 的重現(xiàn)文件
光線 1 的構(gòu)造文件
光線 2 的構(gòu)造文件
在這個例子中，重現(xiàn)文件是“ StartingLens.zmx ”，包含放置 OFH 的單透鏡。全息圖構(gòu)造文件名稱為“ OFHSphericalCorrector_1.zmx ”和“ OFHSphericalCorrector_2.zmx ”。這些 ZMX 文件滿足 OFH 構(gòu)造文件所需的命名規(guī)則（它們的文件名前綴相同，但在末尾附加了“ _1 ”和“ _2 ”的后綴）。
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光學(xué)全息圖的最新內(nèi)容
簡介
全息照相依托光的干涉與衍射原理，以物光與參考光干涉條紋記錄物體振幅、相位全光波信息，可真實還原三維立體影像與空間景深。核心光路包含激光光源、分束器、照明與參考光路及記錄介質(zhì)，廣泛用于三維顯示、精密計量、無損檢測、光學(xué)防偽等領(lǐng)域。本案例基于 OAS 波動光學(xué)模塊，完成全息記錄與再現(xiàn)全流程仿真，為系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化與評估提供專業(yè)工程支撐。
案例設(shè)置與操作
模型構(gòu)建
基于 OAS
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
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概要
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現(xiàn)文件中設(shè)置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問任何結(jié)構(gòu)造光束變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。
摘要
貝塞爾光束由于其擴展的聚焦深度在許多應(yīng)用中十分有用。在本例中，我們展示了如何從單模光纖的輸出中產(chǎn)生貝塞爾光束。不同于利用準直透鏡和錐透鏡的傳統(tǒng)方法，我們設(shè)計了一個集透鏡和錐透鏡功能于一體的全息光學(xué)元件(HOE)。這種光路是在VirtualLab Fusion中內(nèi)置的。我們檢查了HOE的功能并檢查了HOE背后的光場演變。
建模任務(wù)
摘要
貝塞爾光束由于其擴展的聚焦深度在許多應(yīng)用中十分有用。在本例中，我們展示了如何從單模光纖的輸出中產(chǎn)生貝塞爾光束。不同于利用準直透鏡和錐透鏡的傳統(tǒng)方法，我們設(shè)計了一個集透鏡和錐透鏡功能于一體的全息光學(xué)元件(HOE)。這種光路是在VirtualLab Fusion中內(nèi)置的。我們檢查了HOE的功能并檢查了HOE背后的光場演變。
建模任務(wù)
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。
您會發(fā)現(xiàn)這個系統(tǒng)的性能受到像散的限制，這個問題可以通過用光學(xué)構(gòu)造全息圖替換全息圖 2 來解決。
最后的系統(tǒng)可以在文章的附件中找到。
參考資料
1. Konica Minolta Technology Report Vol.1 (2004）
2. OpticStudio help files
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
7.模擬結(jié)果
角強度分布
（參見Sc563_GRIN_Diffuser_3.lpd）
8.結(jié)論
?VirtualLab Fusion支持設(shè)計GRIN衍射光學(xué)元件和全息圖。
?優(yōu)化的GRIN元件可以生成任意的二維強度分布。
?可以模擬通過x/y平面上任意調(diào)制的介質(zhì)中的光傳播。
一、光柵設(shè)計
參考文章中的參數(shù)進行設(shè)計：
在 SYNOPSYS 中使用非尋常表面類型27的平面光柵，加上前后兩片 N-BK7 的保護玻璃來模擬體相位全息光柵。
按照光柵示意圖，參考文獻中的計算結(jié)果為
α1 = 24.8°
β1 = 41.3°
θ1 = 33.1°
設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：
系統(tǒng)波段為
