Исследование формирования осевого отрезка с помощью оптимизированного бинарного ДОЭ

Хонина С.Н., Скиданов Р.В., Качалов Д.Г., Павельев В.С., Моисеев О.Ю.

Аннотация:
Проведено численное и экспериментальное исследование действия оптимизированного бинарного ДОЭ, предназначенного для  формирования продольного отрезка с равномерной интенсивностью, в условиях изменения параметров освещающего пучка.

Abstract:
Numerical and experimental investigation of the optimized binary DOE intended to form an axial line with uniform intensity is realized for various parameters of an illuminating beam.

Ключевые слова :
бинарный аксикон, дифракционный оптический элемент (ДОЭ), продольный световой отрезок, лазерное излучение, фазовый и амплитудный ДОЭ.

Key words:
binary axicon, diffractive optical element (DOE), axial light line, laser beam, phase and amplitude DOE.

Литература:

  1. Wang, K. Influence of the incident wave-front on intensity distribution of the nondiffracting beam used in large-scale measurement / K. Wang, L. Zeng, and Ch. Yin // Opt. Commun. – 2003. – Vol. 216. – P. 99-103.
  2. Lu, J.-Y. Diffraction-limited beams and their applications for ultrasonic imaging and tissue characterization / Jian-yu Lu, J. F. Greenleaf // Proc. SPIE. – 1992. – Vol. 1733. – P. 92-119.
  3. Leitgeb, R.A. Extended focus depth for Fourier domain optical coherence microscopy / R.A. Leitgeb, M. Villiger, A.H. Bachmann, L. Steinmann, and T. Lasser // Opt. Lett. – 2006. – Vol. 31, N 16. – P. 2450-2452.
  4. Lee, K.-S. Bessel beam spectral-domain high-resolution optical coherence tomography with micro-optic axicon providing extended focusing range / Kye-Sung Lee, Jannick P. Rolland // Opt. Lett. – 2008. – Vol. 33, N 15. – P. 1696-1698.
  5. Lu, J.-Y. Producing deep depth of field and depth-independent resolution in NDE with limited diffraction beams / Jian-yu Lu, J. F. Greenleaf // Ultrason. Imag. –1993. – Vol. 15, N 2. – P. 134-149.
  6. Lunazzi, J.J. Photographing by means of a diffractive axicon / José J. Lunazzi, Daniel S. F. Magalhães // XXIX ENFMC – Annals of Optics. – 2006. – P. 1-4.
  7. Arimoto, R. Imaging properties of axicon in a scanning optical system / R. Arimoto, C. Saloma, T. Tanaka, and S. Kawata // Appl. Opt. – 1992. – Vol. 31, N 31. – P. 6653-6657.
  8. Fortin, M. Optical tests with Bessel beam interferometry / Mathieu Fortin, Michel Piché and Ermanno F. Borra // Optics Express. – 2004. – Vol. 12, N 24. – P. 5887-5895.
  9. Reichelt, S. Self-calibration of wavefront testing interferometers by use of diffractive elements / Stephan Reichelt, Hans Tiziani, Hans Zappe // Proc. of SPIE. – 2006. – Vol. 6292. – P. 629205.1-629205.10.
  10. McLeod, J.H. The axicon: a new type of optical element // J. Opt. Soc. Am. – 1954. – Vol. 44. – P. 592–597.
  11. Голуб, М.А. Фокусировка излучения в заданную область пространства / М.А. Голуб, С.В. Карпеев, А.М. Прохоров, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер // Письма в ЖТФ. – 1981. – Т. 7, № 10. – С. 618-623.
  12. Голуб, М.А. Вычислительный эксперимент с элементами плоской оптики / М.А. Голуб, Н.Л. Казанский, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер // Автометрия. – 1988. – № 1. – С. 70-82.
  13. Kazanskii, N.L. Correction of focuser phase function by computer-experimental methods // Computer Optics. Pergamon Press. – 1989. – Vol. 1, N 1. – P. 69-73.
  14. Doskolovich, L.L. Analysis of quasiperiodic and geometric optical solutions of the problem of focusing into an axial segment / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soi­fer, A.Ye. Tzaregorodtzev // Optik. – 1995. – Vol. 101, N 2. – P. 37-41.
  15. Котляр, В.В. Дифракционный расчёт фокусаторов в продольный отрезок / В.В. Котляр, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина // Письма в ЖТФ. – 1991. – Т. 17, № 24. – С. 63-66.
  16. Gerchberg, R.W. A practical algorithm for the determination of the phase from image and diffraction plane pictures / R.W. Gerchberg, W.O. Saxton // Optik. – 1972. – Vol. 35. – P. 237.
  17. Методы компьютерной оптики / под ред. В.А. Сойфера. – 2-е изд., испр. – М.: Физматлит, 2003. – 688 с.
  18. Волков, А.В. Бинарный дифракционный оптический элемент для фокусировки гауссового пучка в продольный отрезок / А.В. Волков, В.В. Котляр, О.Ю. Моисеев, О.Е. Рыбаков, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.Н. Хонина // Оптика и спектроскопия. – 2000. – Т. 89, № 2. – С. 347-352.
  19. Soifer, V.A. Multifocal diffractive elements / V.A. Soifer, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy // Optical Engineering. – 1994. – Vol. 33, № 11. – P. 3610-3615.
  20. Сойфер, В.А. Синтез бинарного фокусатора в произвольную кривую в электромагнитном приближении / В.А. Сойфер, Н.Л. Казанский, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 1996. – № 16. – C. 22-27.
  21. Качалов, Д.Г. Оптимизация бинарных ДОЭ для формирования продольных распределений интенсивности / Д.Г. Качалов, В.С. Павельев, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 4. – С. 441-445.
  22. Хонина, С.Н. Сравнительный анализ распределений интенсивности, формируемых дифракционным аксиконом и дифракционным логарифмическим аксиконом / С.Н. Хонина, С.А. Балалаев // Компьютерная оптика. – 2009. – T. 33, № 2. – С. 162-174.

References:

  1. Wang, K. Influence of the incident wave-front on intensity distribution of the nondiffracting beam used in large-scale measurement / K. Wang, L. Zeng, and Ch. Yin // Opt. Commun. – 2003. – Vol. 216. – P. 99-103.
  2. Lu, J.-Y. Diffraction-limited beams and their applications for ultrasonic imaging and tissue characterization / Jian-yu Lu, J. F. Greenleaf // Proc. SPIE. – 1992. – Vol. 1733. – P. 92-119.
  3. Leitgeb, R.A. Extended focus depth for Fourier domain optical coherence microscopy / R.A. Leitgeb, M. Villiger, A.H. Bachmann, L. Steinmann, and T. Lasser // Opt. Lett. – 2006. – Vol. 31, N 16. – P. 2450-2452.
  4. Lee, K.-S. Bessel beam spectral-domain high-resolution optical coherence tomography with micro-optic axicon providing extended focusing range / Kye-Sung Lee, Jannick P. Rolland // Opt. Lett. – 2008. – Vol. 33, N 15. – P. 1696-1698.
  5. Lu, J.-Y. Producing deep depth of field and depth-independent resolution in NDE with limited diffraction beams / Jian-yu Lu, J. F. Greenleaf // Ultrason. Imag. 1993. Vol. 15, № 2. P. 134-149.
  6. Lunazzi, J.J. Photographing by means of a diffractive axicon / José J. Lunazzi, Daniel S. F. Magalhães // XXIX ENFMC – Annals of Optics. – 2006. – P. 1-4.
  7. Arimoto, R. Imaging properties of axicon in a scanning optical system / R. Arimoto, C. Saloma, T. Tanaka, and S. Kawata // Appl. Opt. – 1992. – Vol. 31, N 31. – P. 6653-6657.
  8. Fortin, M. Optical tests with Bessel beam interferometry / Mathieu Fortin, Michel Piché and Ermanno F. Borra // Optics Express. – 2004. – Vol. 12, N 24. – P. 5887-5895.
  9. Reichelt, S. Self-calibration of wavefront testing interferometers by use of diffractive elements / Stephan Reichelt, Hans Tiziani, Hans Zappe // Proc. of SPIE. – 2006. – Vol. 6292. – P. 629205.1-629205.10.
  10. McLeod, J.H. The axicon: a new type of optical element // J. Opt. Soc. Am. – 1954. – Vol. 44. – P. 592–597.
  11. Golub, M.A. Radiation focusing in the set area of space / M.A. Golub, S.V. Karpeev, A.M. Prokhorov, I.N. Sisakyan, V.A. Soifer // JETP Letters. – 1981. – Vol. 7, No. 10. – P.618-623. – (in Russian).
  12. Golub, M.A. Computing experiment with elements of plain optics / M.A. Golub, N.L. Kazanskii, I.N. Sisakyan, V.A. Soi­fer // Avtometria. – 1988. – N 1. – P. 70-82. – (in Russian).
  13. Kazanskii, N.L. Correction of focuser phase function by computer-experimental methods // Computer Optics. Pergamon Press. – 1989. – Vol. 1, N 1. – P. 69-73.
  14. Doskolovich, L.L. Analysis of quasiperiodic and geometric optical solutions of the problem of focusing into an axial segment / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soi­fer, A.Ye. Tzaregorodtzev // Optik. – 1995. – Vol. 101, N 2. – P. 37-41.
  15. Kotlyar V.V. Calculation of the focusators into a longitudinal linesegment / V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, S.N. Kho­nina , JETP Letters. – 1991. – Vol. 17, No. 24. – P. 63-66. – (in Russian).
  16. Gerchberg, R.W. A practical algorithm for the determination of the phase from image and diffraction plane pictures / R.W. Gerchberg, W.O. Saxton // Optik. – 1972. – Vol. 35. – P. 237.
  17. Methods of Computer Optics (Secondary Edition) / edited by V.A. Soifer – Moscow: “Fizmatlit” Publisher, 2003. – 688 p. – (in Russian).
  18. Volkov, A.V. Binary Diffraction Optical Element Focusing a Gaussian Beamto a Longitudinal Segment / A.V. Volkov, V.V. Kotlyar, O.V. Moiseev, O.E. Rybakov, R.V. Skidanov,V.A. Soifer, and S.N. Khonina // Optics and Spectroscopy. – 2000. – Vol. 89. – No.2. – P.347-352. – (In Russian).
  19. Soifer, V.A. Multifocal diffractive elements / V.A. Soifer, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy // Optical Engineering. – 1994. – Vol. 33, № 11. – P. 3610-3615.
  20. Soifer, V.A. Synthesis of a binary focusator in any curve in electromagnetic approach / V.A. Soifer, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov // Computer optics. – 1996. – N 16. – P. 22-27. – (In Russian).
  21. Kachalov, D.G. Optimization of binary DOE forming intensity distribution along an axial focal zone / D.G. Ka­chalov, V.S. Pavelyev, S.N. Khonina // Computer optics. – 2009. – V. 33, N 4. – P. 441-445. – (In Russian).
  22. Khonina, S.N. The comparative analysis of the intensity distributions formed by diffractive axicon and diffractive logarithmic axicon / S.N. Khonina, S.А. Balalaev // Computer optics. – 2009. – V. 33, N 2. – P. 162-174. – (In Russian).

© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846 2) 332-56-22, факс: +7 (846 2) 332-56-20