具有自由形斜率的衍射阿克罗马特用于在长焦深度上的宽带成像
Donghui Yi1,2, Fengbin Zhou1,2, Jianyu Hua1,2
1School of Optoelectronic Science and Engineering & Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China.
Micromachines
|July 29, 2023
概括
我们开发了一种新的衍射色谱设计,用于扩展深度场景成像. 这种方法简化了制造,减少了错误,并使多个波长的高质量的色彩图像成为可能.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 光学工程是指光学工程.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 在光学系统中,特别是无色系统中,实现扩展的视野深度 (DOF) 仍然是一个重大挑战.
- 衍射光学元件提供了小型化潜力,但往往患有色谱偏差和有限的DOF.
- 对于衍射元件的现有制造方法可能是复杂的,昂贵的,容易出错.
研究的目的:
- 提出和演示一种用于设计长焦深度衍射色谱 (LFDA) 的新方法.
- 开发一个制造友好的设计流程,尽量减少错误和成本.
- 通过实验验证设计的LFDA在延长的DOF上进行无色成像的性能.
主要方法:
- 旋转对称参数化用于设计LFDA.
- 采用二进制变量斜率搜索 (BVSS) 算法来优化元素的表面形状,确保平滑的斜率过渡.
- 灰度激光直接写字光刻法用于制造,重点是尽量减少与设计配置的偏差.
主要成果:
- 一个直径为10.89毫米的LFDA成功设计了三个波长 (654nm,545nm,467nm) 和六个焦点平面.
- 制造的LFDA显示了与设计的9.68%的配置偏差.
- 该LFDA实现了500毫米的显著的DOF,并产生了接近衍射极限的全宽半最大 (FWHM) 的聚焦束.
结论:
- 拟议的LFDA设计方法,利用BVSS和旋转对称性,是制造友好和成本效益的.
- 在LFDA表现出卓越的性能在产生高质量的色彩图像在一个扩展的深度场.
- 这种LFDA技术为用于成像,传感和3D显示的紧无色光学系统铺平了道路.
