光學(xué)全息圖的案例
Ansys Zemax | 如何使用光學(xué)制造全息圖修正像差
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(gè) 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(shí)現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計(jì)。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
簡(jiǎn)介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是 OpticStudio 中最通用的全息圖模型。這個(gè)模型需要使用兩個(gè)ZMX文件作為構(gòu)造光，一個(gè) ZMX 文件表示全息圖重現(xiàn)文件。本示例所需的三個(gè)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(gè)簡(jiǎn)單的雙凸透鏡組成，工作波長(zhǎng)為0.633 nm，像平面位于其近軸焦點(diǎn)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(gè) 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(gè)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 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?yàn)?em>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(duì)全息圖表面使用“ 浮動(dòng)孔徑 (Floating Aperture) ”或“無 (None) ”光圈類型，以避免混淆。
對(duì)于光學(xué)全息圖，假設(shè)在所有三個(gè)文件（兩個(gè)構(gòu)造文件和一個(gè)重構(gòu)文件）中的系統(tǒng)單位是相同的。
該分析對(duì)曲面全息圖是有效的，在彎曲全息圖面上計(jì)算得到結(jié)果。對(duì)于所有類型的全息圖，在條紋密度計(jì)算中，條紋間距計(jì)算在采樣點(diǎn)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(diǎn)到實(shí)際表面坐標(biāo)（包括矢高）的路徑長(zhǎng)度是根據(jù)路徑長(zhǎng)度計(jì)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(shí)必須小心。特別地，對(duì)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(duì)于光學(xué)制造的全息圖，光線在光瞳中是等間距的。還請(qǐng)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(xiàng)（光學(xué)全息圖的“ 形狀 ”參數(shù)必須為0）。
對(duì)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(rèn)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(xiàn)
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(gè) 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(shí)現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計(jì)。
簡(jiǎn)介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個(gè)模型需要使用兩個(gè)ZMX文件作為構(gòu)造光，一個(gè)ZMX文件表示全息圖重現(xiàn)文件。本示例所需的三個(gè)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(gè)簡(jiǎn)單的雙凸透鏡組成，工作波長(zhǎng)為0.633 nm，像平面位于其近軸焦點(diǎn)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(gè) 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(gè)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(gè)準(zhǔn)直光束入射透鏡。
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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?yàn)?em>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(duì)全息圖表面使用“ 浮動(dòng)孔徑 (Floating Aperture) ”或“無 (None) ”光圈類型，以避免混淆。
對(duì)于光學(xué)全息圖，假設(shè)在所有三個(gè)文件（兩個(gè)構(gòu)造文件和一個(gè)重構(gòu)文件）中的系統(tǒng)單位是相同的。
該分析對(duì)曲面全息圖是有效的，在彎曲全息圖面上計(jì)算得到結(jié)果。對(duì)于所有類型的全息圖，在條紋密度計(jì)算中，條紋間距計(jì)算在采樣點(diǎn)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(diǎn)到實(shí)際表面坐標(biāo)（包括矢高）的路徑長(zhǎng)度是根據(jù)路徑長(zhǎng)度計(jì)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(shí)必須小心。特別地，對(duì)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(duì)于光學(xué)制造的全息圖，光線在光瞳中是等間距的。還請(qǐng)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(xiàng)（光學(xué)全息圖的“ 形狀 ”參數(shù)必須為0）。
對(duì)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(rèn)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(xiàn)
1. Welford, W. T.
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ZEMAX | 如何使用光學(xué)制造全息圖修正像差
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(gè) 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(shí)現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計(jì)。(聯(lián)系我們獲取文章附件）
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光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個(gè)模型需要使用兩個(gè)ZMX文件作為構(gòu)造光，一個(gè)ZMX文件表示全息圖重現(xiàn)文件。本示例所需的三個(gè)文件可以在本文的附件中找到。
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初始系統(tǒng)
本文所考慮的系統(tǒng)(StartingLens.zmx)由一個(gè)簡(jiǎn)單的雙凸透鏡組成，工作波長(zhǎng)為0.633 nm，像平面位于其近軸焦點(diǎn)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(gè) 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(gè)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 利用全息光學(xué)元件在光纖后產(chǎn)生貝塞爾光束
不同于利用準(zhǔn)直透鏡和錐透鏡的傳統(tǒng)方法，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)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(chǎng)演變。
建模任務(wù)
HOE的功能
HOE后不同位置的場(chǎng)
X-Z截面上的強(qiáng)度分布
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
?通過編程定義定制的HOE功能
?正確地設(shè)置傅里葉變換
-傅里葉變換設(shè)置 – 案例討論 [用例]
?通過參數(shù)運(yùn)行檢查不同參數(shù)的影響
-參數(shù)運(yùn)行文件的使用 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
-圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
展開 基于體全息光學(xué)元件可聚焦光伏光譜分裂系統(tǒng)的光柵-透鏡
通過修改在構(gòu)造全息圖中使用的離軸波前來校正彗差。在本文中，我們分析了通過共軛對(duì)象光束修正離軸波前記錄的非平面透射光柵的使用。發(fā)散源用作共軛對(duì)象和參考光束。球面波入射在透鏡處，并且光柵被記錄在太陽能集中器的入口孔處。調(diào)整軸上光源，在全息圖平面上產(chǎn)生軸上平面波前。離軸光源近似為在全息圖平面上產(chǎn)生非平面離軸波前的衍射受限光斑。基于平面AM1.5光譜的照明在焦平面上再現(xiàn)離軸衍射受限點(diǎn)。本文介紹了光線追跡和耦合波理論仿真，用于量化通過像差校正實(shí)現(xiàn)的損失減少。
關(guān)鍵詞：光譜分裂；全息；太陽能；聚焦光伏；像差補(bǔ)償；光管理；損耗減少
1. 簡(jiǎn)介
圖1.多能隙結(jié)構(gòu)（a）串聯(lián)（堆棧或垂直）和橫向：（b）色散（c）反射
在單光伏（PV）結(jié)器件中，低于能隙的光子能量不能被吸收。相反，超過能隙的光子能量被部分地轉(zhuǎn)換成電功率，其余能量在PV器件內(nèi)被熱化。入射到能隙能量的不匹配從根本上限制了（Shockley-Queisser單個(gè)能隙極限）單結(jié)系統(tǒng)的效率[1]。頻譜分裂技術(shù)可以根據(jù)光譜匹配能隙將入射光子分配到多個(gè)結(jié)來達(dá)到更高的效率[2]。使用光譜分裂系統(tǒng)（SSS），光學(xué)系統(tǒng)將入射光子空間上分布到光譜匹配的能隙，以減少入射到能隙能量失配損失。
多結(jié)系統(tǒng)通常利用能隙的串聯(lián)或堆棧（單片）布置來實(shí)現(xiàn)，如圖1（a）[3]所示。以能隙能量降低的順序堆疊結(jié)，在頂部具有最高的能隙（第一個(gè)入射）。上層結(jié)作為下層單元的紅色通帶濾波器。由于結(jié)之間的物理接觸，串聯(lián)方法需要子單元的晶格匹配。此外，串聯(lián)方法具有串聯(lián)連接的結(jié)，將結(jié)構(gòu)限制為具有最低短路電流的能隙。這些約束限制了功率輸出并增加了制造的復(fù)雜性。
橫向SSS在物理上分離了結(jié)（如圖1（b）和（c）所示），并避免串聯(lián)結(jié)構(gòu)的限制。光學(xué)系統(tǒng)將入射的太陽光分成不同的光譜帶來優(yōu)化每個(gè)能隙單元的光譜響應(yīng)。
展開 [VirtualLab] 利用全息光學(xué)元件在光纖后產(chǎn)生貝塞爾光束
不同于利用準(zhǔn)直透鏡和錐透鏡的傳統(tǒng)方法，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)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(chǎng)演變。
建模任務(wù)
HOE的功能
HOE后不同位置的場(chǎng)
X-Z截面上的強(qiáng)度分布
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 通過編程定義定制的HOE功能
? 正確地設(shè)置傅里葉變換
- 傅里葉變換設(shè)置 – 案例討論 [用例]
? 通過參數(shù)運(yùn)行檢查不同參數(shù)的影響
- 參數(shù)運(yùn)行文件的使用 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
展開 全息照相出現(xiàn)像質(zhì)不佳？OAS波動(dòng)光學(xué)仿真來助力
簡(jiǎn)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(shí)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(jì)量、無損檢測(cè)、光學(xué)防偽等領(lǐng)域。本案例基于 OAS 波動(dòng)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(jì)、優(yōu)化與評(píng)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 軟件三維建模與相干光仿真能力搭建全息光路模型，選用高斯相干光源，經(jīng)分束元件形成物光與參考光支路。
物光經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直照射物體后攜帶信息抵達(dá)記錄面，參考光經(jīng)角度調(diào)控與物光形成穩(wěn)定干涉場(chǎng)。軟件調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)元件庫與材料數(shù)據(jù)庫，精準(zhǔn)配置膜層、偏振、光敏介質(zhì)參數(shù)，模型幾何結(jié)構(gòu)與光學(xué)特性與實(shí)際工程裝置高度一致。
探測(cè)器設(shè)置
在全息記錄平面部署相干場(chǎng)探測(cè)器，同步采集振幅、相位、光強(qiáng)與偏振信息，精準(zhǔn)捕獲干涉條紋分布。合理設(shè)置采樣分辨率與接收視場(chǎng)，覆蓋有效記錄區(qū)域，濾除雜散光與系統(tǒng)噪聲。再現(xiàn)階段加載全息圖，以共軛參考光照明，在成像面部署三維場(chǎng)探測(cè)器，獲取再現(xiàn)光場(chǎng)空間分布、景深與成像質(zhì)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
分析優(yōu)化
采用 OAS 光束追跡與傅里葉衍射算法，快速生成全息干涉圖，量化提取條紋對(duì)比度、空間頻率、衍射效率等指標(biāo)。再現(xiàn)階段精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)物體三維像，還原景深與細(xì)節(jié)，支持 PSF、MTF、波前誤差等像質(zhì)評(píng)估。依托參數(shù)化優(yōu)化功能，迭代調(diào)整光程、角度、功率等參數(shù)，修正光路偏差，提升全息圖質(zhì)量與再現(xiàn)成像清晰度。
總結(jié)
本案例通過 OAS 軟件完成全息照相記錄與再現(xiàn)全流程仿真，驗(yàn)證了軟件在相干干涉、衍射成像與復(fù)雜光場(chǎng)分析中的高精度與高效率。
展開 為什么要使用 OpTaliX ?! ——實(shí)際案例(二）
——實(shí)際案例(二）
實(shí)際案例(二）——04 全息、衍射表面
?全息表面的光學(xué)特性是基于在光線的局部交點(diǎn)處看到的有效光柵間距處的衍射。通常，全息表面也被稱為衍射表面。為了對(duì)這些效應(yīng)進(jìn)行建模，OpTaliX中提供了幾種類型的衍射表面。
? 線性光柵
? 通過干涉兩束光形成的光學(xué)全息圖。
? 具有用戶指定的徑向?qū)ΨQ相位分布的計(jì)算機(jī)生成全息圖（CGH）‘。
? 用戶指定的不對(duì)稱（二維）相位分佈的計(jì)算機(jī)生成全息圖（CGH）。
? 'Sweatt' 模型。
兩點(diǎn)全息圖
這種全息圖表面描述了兩個(gè)點(diǎn)源（即兩個(gè)球面波）的干涉圖樣，其中包括作為極限情況的平面波前。
實(shí)際案例(二）——05 變焦和多重結(jié)構(gòu)
可以為多重結(jié)構(gòu)（變焦）系統(tǒng)指定OpTaliX中的任何參數(shù)。
定焦（即“非變焦”）系統(tǒng)是常規(guī)多重結(jié)構(gòu)概念的特例。例如，“變焦”數(shù)據(jù)是波長(zhǎng)，系統(tǒng)和表面孔徑，視場(chǎng)、曲率半徑，軸向間距，傾斜和偏心值以及玻璃類型，僅舉幾例。
可以同時(shí)優(yōu)化多個(gè)位置，其中每個(gè)位置可能都有自己的評(píng)價(jià)函數(shù)。
可以使用單獨(dú)的X / Y偏移繪制變焦/多重結(jié)構(gòu)位置，從而可以完全控制布局。
實(shí)際案例(二）——06 陣列透鏡
光學(xué)元件可以布置在規(guī)則的柵格中，即它們相對(duì)于表面的局部坐標(biāo)在指定的X / Y位置重復(fù)多次。陣列元件的示例是（另請(qǐng)參見上圖）。
a）菲涅耳透鏡陣列，
b）球面透鏡陣列，
c）GRIN陣列，
d）三角形表面陣列。
數(shù)組屬性可以與任何類型的表面（即球面，非球面，菲涅耳面，GRIN等）結(jié)合使用。
具有球面的透鏡陣列的波前圖。陣列擴(kuò)展由基礎(chǔ)（通道）表面的孔的大小和形狀定義。
展開 OpTaliX | 全息/衍射表面
全息表面的光學(xué)特性是基于在光線的局部交點(diǎn)處看到的有效光柵間距處的衍射。通常，全息表面也被稱為衍射表面。為了對(duì)這些效應(yīng)進(jìn)行建模，OpTaliX中提供了幾種類型的衍射表面。
線性光柵
通過干涉兩束光形成的光學(xué)全息圖。
具有用戶指定的徑向?qū)ΨQ相位分布的計(jì)算機(jī)生成全息圖（CGH）。
用戶指定的不對(duì)稱（二維）相位分佈的計(jì)算機(jī)生成全息圖（CGH）。
'Sweatt' 模型。
兩點(diǎn)全息圖
這種全息圖表面描述了兩個(gè)點(diǎn)源（即兩個(gè)球面波）的干涉圖樣，其中包括作為極限情況的平面波前。
相位圖
可以顯示所有用戶指定的對(duì)稱和非對(duì)稱相位函數(shù)（包括2p相位步長(zhǎng)）的相位分布。
Sweatt 模型
如果折射率達(dá)到無窮大，則衍射透鏡在數(shù)學(xué)上等效于薄折射透鏡。在實(shí)際情況下，使用非常高的折射率（n = 10000）。該模型通常稱為“ Sweatt”模型。
上圖所示為F-q掃描透鏡，該透鏡說明“ Sweatt”模型在衍射透鏡中的使用。
衍射鍺雙峰
經(jīng)過色彩校正的F / 1.0系統(tǒng)，適用于8-12mm波長(zhǎng)范圍。第一表面是非球面，而第二表面帶有CGH，由對(duì)稱相位函數(shù)描述。
聯(lián)合光學(xué)科技有限公司是一家專業(yè)的光學(xué)產(chǎn)品與軟件研發(fā)、銷售及技術(shù)咨詢服務(wù)的公司。涉及領(lǐng)域包括幾何光學(xué)，物理光學(xué)等方面的模擬和仿真，已蛻變?yōu)橐患覈?guó)際化的高科技專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司。
展開 
模擬透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統(tǒng)設(shè)計(jì) | SYNOPSYS 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件第76課
先輸入所有波長(zhǎng)M，比例20和用符號(hào)顯示，在一張圖里顯示三種波長(zhǎng)的點(diǎn)
查看不同波長(zhǎng)下的點(diǎn)列圖和光斑大小
以上就是本次透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所有宏文件和鏡頭文件可以聯(lián)系我們的工作人員獲取。
參考文獻(xiàn)：
[1]何振磊,盧啟鵬,丁海泉,高洪智.透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統(tǒng)設(shè)計(jì)
[2][J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2015,52(12):214-220.
OpTaliX | 全息/衍射表面
全息表面的光學(xué)特性是基于在光線的局部交點(diǎn)處看到的有效光柵間距處的衍射。通常，全息表面也被稱為衍射表面。為了對(duì)這些效應(yīng)進(jìn)行建模，OpTaliX中提供了幾種類型的衍射表面。
線性光柵
通過干涉兩束光形成的光學(xué)全息圖。
具有用戶指定的徑向?qū)ΨQ相位分布的計(jì)算機(jī)生成全息圖（CGH）。
用戶指定的不對(duì)稱（二維）相位分佈的計(jì)算機(jī)生成全息圖（CGH）。
'Sweatt' 模型。
兩點(diǎn)全息圖
這種全息圖表面描述了兩個(gè)點(diǎn)源（即兩個(gè)球面波）的干涉圖樣，其中包括作為極限情況的平面波前。
相位圖
可以顯示所有用戶指定的對(duì)稱和非對(duì)稱相位函數(shù)（包括2p相位步長(zhǎng)）的相位分布。
Sweatt 模型
如果折射率達(dá)到無窮大，則衍射透鏡在數(shù)學(xué)上等效于薄折射透鏡。在實(shí)際情況下，使用非常高的折射率（n = 10000）。該模型通常稱為“ Sweatt”模型。
上圖所示為F-q掃描透鏡，該透鏡說明“ Sweatt”模型在衍射透鏡中的使用。
衍射鍺雙峰
經(jīng)過色彩校正的F / 1.0系統(tǒng)，適用于8-12mm波長(zhǎng)范圍。第一表面是非球面，而第二表面帶有CGH，由對(duì)稱相位函數(shù)描述。
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展開 GLAD：利用全息圖實(shí)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(gè)復(fù)雜的隨機(jī)圖樣作為參考光源，用來恢復(fù)全息圖樣對(duì)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(gè)全息圖；解密時(shí)，只使用復(fù)雜的隨機(jī)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(yuǎn)場(chǎng)區(qū)兩束光相干涉得到干涉圖樣，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)參考光源，任意選擇一個(gè)物光源全息圖樣都會(huì)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(gè)隨機(jī)光源才能對(duì)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(qiáng)分布（復(fù)雜光束）
圖5 點(diǎn)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(shí)的光強(qiáng)分布
圖7 解密過程中透鏡焦平面上引入遮擋板后的光強(qiáng)分布
圖8解密過程重建后的復(fù)雜光強(qiáng)分布，是初始分布（圖4）的完美重現(xiàn)
展開 基于Matlab的三維相位型全息圖設(shè)計(jì)
全息技術(shù)的不斷發(fā)展使社會(huì)步入了一個(gè)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(jì)算全息的三維全息圖的設(shè)計(jì)方法有很多種，其中層析法的設(shè)計(jì)最為流行，可以利用計(jì)算機(jī)模擬所需的三維物體，通過算法的不斷迭代優(yōu)化計(jì)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(duì)其進(jìn)行三維相位型全息圖的設(shè)計(jì)，目標(biāo)圖像分為強(qiáng)度圖與深度圖，深度圖是根據(jù)3Dmax軟件對(duì)其進(jìn)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(qiáng)度圖也就代表了其強(qiáng)度信息。
（a）強(qiáng)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(duì)其進(jìn)行劃分，總共劃分為256層。具體程序設(shè)計(jì)步驟為：
1.初始參數(shù)定義：波長(zhǎng)、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(qiáng)度圖與深度圖，然后對(duì)深度圖進(jìn)行處理，采用均值劃分將其按照目標(biāo)圖像的深度信息對(duì)其進(jìn)行深度劃分。
3.采用優(yōu)化算法進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)計(jì)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(duì)最終優(yōu)化結(jié)果全息面的復(fù)振幅分布進(jìn)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(jìn)行保存全息圖。
計(jì)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(duì)其進(jìn)行模擬再現(xiàn)，再現(xiàn)即選用上述迭代運(yùn)算第3步的單次計(jì)算公式，導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的計(jì)算全息圖，通過改變不同的再現(xiàn)距離即可。選用步長(zhǎng)為5mm再現(xiàn)結(jié)果如下圖3所示。
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