Бинарный делитель пучка
Казанский Н.Л., Скиданов Р.В.

Аннотация:
Представлен метод расчёта дифракционного делителя пучка с равномерным распределением порядков внутри заданной эллиптической области. Экспериментально показана работоспособность рассчитанного оптического элемента.

Abstract:
We proposed a method for calculating the diffractive beam splitter to design the distribution of diffractive orders within a given elliptic region. We demonstrated experimentally the operability of calculated optical element.

Ключевые слова :
делитель пучка, оптическая антенна, дифракционный оптический элемент, дифракционные порядки, диаграмма направленности излучения, набор лучей, бинарный микрорельеф.

Key words:
beam splitter, an optical antenna, diffractive optical element, diffraction orders, directivity diagram, a set of rays, binary microrelief.

Литература:

  1. Дифракционная компьютерная оптика / под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2007. – 736 с.
  2. Пальчикова, И.Г. Дифракционные оптические делители пучка / И.Г. Пальчикова, А.М. Рябчун, Г.А. Черков // Компьютерная оптика. – 1996. –№ 16. – С. 44-47.
  3. Borghi, R. Diffractive variable beam splitter: optimal design / R. Borghi and G. Cincotti // J. Opt. Soc. Am. A. – 2000 – Vol. 17, N 1. – P. 63-67.
  4. Feng, D. Design and fabrication of continuous-profile diffractive micro-optical elements as a beam splitter / Di Feng, Yingbai Yan, Guofan Jin and Shoushan Fan // Applied Optics. – 2004. – Vol. 43, N 29. – P. 5476-5480.
  5. Gong, D. Two-dimensional higher-diffraction-order optical beam splitter based on henanthrenequinone-doped poly(methylmethacrylate) photopolymer / Dewei Gong, Zhongxiang Zhoua, Hongpeng Liua, Jian Wanga and Hon­gyue Gaoa // Optics and Lasers in Engineering. – 2009. – Vol. 47, Issue 6. – P. 662-666.
  6. Hermerschmidt, A. Binary diffractive beam splitters with arbitrary diffraction angles / A. Hermerschmidt and S. Kruger // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32, ? N 5. – P. 448-450.
  7. Friedrich, D. Diffractive beam splitter characterization via a power-recycled interferometer / Daniel Friedrich, Oliver Burmeister, Alexander Bunkowski, Tina Clausnitzer, Stephan Fahr, Ernst-Bernhard Kley, Andreas Tunnermann, Karsten Danzmann and Roman Schnabel // Optics Letters. – 2008. – Vol. 33, N 2. – P. 101-103.
  8. Chen, S.A. Combination of Diffractive Shaper and Splitter for Multiple Beam Laser Processing System / Sin-An Chen, Cheng-Huan Chen, Yu-Chung Lin, Min-Kai Lee and Sung-Ho Liu // Proceedings of OSA Conference “CLEO-2011”, 2011, May 1-6, Baltimore, USA, paper JMG4.
  9. Свердлов, М.И. Лазерная система посадки воздушных судов / М.И. Свердлов, Г.К. Жуков, В.В. Логунов, Н.И. Лата, Л.С. Шварц, С.И. Гусев, Д.А. Дубовицкий // Патент РФ на изобретение № 2369532 от 10.10.2009.
  10. Голуб, М.А. Синтез оптической антенны / М.А. Го­луб, Н.Л. Казанский, А.М. Прохоров, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер // Компьютерная оптика. – 1987. – № 1. – С. 35-40.
  11. Bharadwaj, P. Optical Antennas / Palash Bharadwaj, Bradley Deutsch, and Lukas Novotny // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – Vol. 1, N 3. – P. 438–483.
  12. Kazanskiy, N.L. DOE-based Lighting Devices / N.L. Kazanskiy // Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements, edited by Victor A. Soifer. – A Wiley Interscience Publication. John Wiley & Sons, Inc., 2002. – P. 651-671.
  13. Kazanskiy, N.L. Investigation of Lighting Devices Based on Diffractive Optical Elements / N.L. Kazanskiy, S.I. Kha­ritonov, V.A. Soifer, A.V. Volkov // Optical Memory & Neural Networks. – 2000. – Vol. 9, N 4. – P. 301-312.
  14. Doskolovich, L.L. A DOE to form a line-shaped directivity diagram / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, S.I. Kharitonov, P. Perlo // Journal of Modern Optics. – 2004. – Vol. 51, ? N 13. – P. 1999-2005.
  15. Song, J.-H. Optical recoil of asymmetric nano-optical antenna / Jung-Hwan Song, Jonghwa Shin, Hee-Jin Lim, and Yong-Hee Lee // Optics Express. – 2011. – Vol. 19, ? N 16. – P. 14929-14936.
  16. Golub, M.A. Focusators at letters diffraction design / M.A. Golub, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, I.N. Sisakian, V.A. Soifer // Proceedings of SPIE. – 1991. – Vol. 1500. – P. 211-221.
  17. Golub, M.A. Computer generated diffractive multi-focal lens / M.A. Golub, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1992. – Vol. 39, N 6. – P. 1245-1251.
  18. Голуб, М.А. Дифракционный подход к синтезу многофункциональных фазовых элементов / М.А. Голуб, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сойфер, С.И. Ха­ритонов // Оптика и спектроскопия. – 1992. – Т. 73, № 1. – С. 191-195.
  19. Soifer, V.A. Multifocal diffractive elements / V.A. Soifer, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy // Optical Engineering. – 1994. – Vol. 33, N 11. – P. 3610-3615.
  20. Doskolovich, L.L. Direct two-dimensional calculation of binary DOEs using a non-binary series expression approach / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, P. Perlo, P. Repetto, V.A. Soifer // International Journal of Optoelectronics. – 1995. – Vol. 10, N 4. – P. 243-250.
  21. Голуб, М.А. Исследование фокусаторов в прямоугольник методом вычислительного эксперимента / М.А. Го­луб, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сой­фер, С.И. Ха­ритонов // Компьютерная оптика. – 1992. – № 10-11. – С. 110-122.
  22. Досколович, Л.Л. Расчёт бинарных дифракционных оптических элементов для фокусировки в заданную двумерную область / Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сойфер // Автометрия. – 1995. – № 5. – С. 42-50.
  23. Doskolovich, L.L. A method of designing diffractive optical elements focusing into plane areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1996. – Vol. 43, ? N 7. – P. 1423-1433.
  24. Doskolovich, L.L. Designing Binary Diffraction Gratings with Etching Wedge areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, E.V. Tyavin // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). – 2005. – Vol. 14, ? N 2. – P. 91-96.
  25. Golovashkin, D.L. Technology of DOE Fabrication / D.L. Golovashkin, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, V.S. Pavelyev, V.S. Solovyev, G.V. Usplenyev, A.V. Volkov // Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements / edited by Victor A. Soifer. – A Wiley Interscience Publication. John Wiley & Sons, Inc. 2002. – P. 267-345.
  26. Хонина, С.Н. Экспериментальное формирование и се­лекция мод Гаусса-Эрмита с помощью ДОЭ / С.Н. Хо­нина // Компьютерная оптика. – 2002. – № 23. – С. 15-22.
  27. Скиданов, Р.В. Оптическая микроманипуляция с использованием бинарного динамического модулятора света / Р.В. Скиданов, С.Н. Хонина, В.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2008/ – Т. 32, № 4. – С. 361-366.
  28. 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.
  29. Казанский, Н.Л. Математическое моделирование оптических систем / Н.Л. Казанский. – Самара: СГАУ, 2005. – 240 с.
  30. Казанский, Н.Л. Исследовательский комплекс для решения задач компьютерной оптики / Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. – 2006. – № 29. – С. 58-77.
  31. Казанский, Н.Л. Исследовательско-технологический центр дифракционной оптики / Н.Л. Казанский // Известия Самарского научного центра РАН. – 2011. – Т. 13, № 4. – С. 54-62.

References:

  1. Diffractive computer optics / edited by V.A. Soifer. – Mos­cow: “Fizmatlit” Publisher, 2007. – 736 p. – (in Russian).
  2. Palchikova, I.G. Diffractive optical beam splitters / I.G. Palchikova, A.M. Ryabchun, G.A. Cherkov // Computer Optics. – 1996. – N 16. – P. 44-47. – (in Russian).
  3. Borghi, R. Diffractive variable beam splitter: optimal design / R. Borghi and G. Cincotti // J. Opt. Soc. Am. A. – 2000 – Vol. 17, N 1. – P. 63-67.
  4. Feng, D. Design and fabrication of continuous-profile diffractive micro-optical elements as a beam splitter / Di Feng, Yingbai Yan, Guofan Jin and Shoushan Fan // Applied Optics. – 2004. – Vol. 43, N 29. – P. 5476-5480.
  5. Gong, D. Two-dimensional higher-diffraction-order optical beam splitter based on henanthrenequinone-doped poly(methylmethacrylate) photopolymer / Dewei Gong, Zhongxiang Zhoua, Hongpeng Liua, Jian Wanga and Hon­gyue Gaoa // Optics and Lasers in Engineering. – 2009. – Vol. 47, Issue 6. – P. 662-666.
  6. Hermerschmidt, A. Binary diffractive beam splitters with arbitrary diffraction angles / A. Hermerschmidt and S. Kruger // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32, N 5. – P. 448-450.
  7. Friedrich, D. Diffractive beam splitter characterization via a power-recycled interferometer / Daniel Friedrich, Oliver Burmeister, Alexander Bunkowski, Tina Clausnitzer, Stephan Fahr, Ernst-Bernhard Kley, Andreas Tunnermann, Karsten Danzmann and Roman Schnabel // Optics Letters. – 2008. – Vol. 33, N 2. – P. 101-103.
  8. Chen, S.A. Combination of Diffractive Shaper and Splitter for Multiple Beam Laser Processing System / Sin-An Chen, Cheng-Huan Chen, Yu-Chung Lin, Min-Kai Lee and Sung-Ho Liu // Proceedings of OSA Conference “CLEO-2011”, 2011, May 1-6, Baltimore, USA, paper JMG4.
  9. Sverdlov, M.I. The laser system for aircraft landing / M.I. Sverdlov, G.K. Zhukov, V.V. Logunov, N.I. Lata, L.S Schwartz, S.I. Gusev, D.A. Dubovitsky // Patent RF N 2369532 of 10/10/2009. – (in Russian).
  10. Golub, M.A. Synthesis of optical antennae / M.A. Golub, N.L. Kazanskiy, A.M. Prokhorov, I.N. Sisakyan, V.A. Soifer // Computer Optics (Pergamon Press). – 1989. – Vol. 1, N 1. – P. 25-28 .
  11. Bharadwaj, P. Optical Antennas / Palash Bharadwaj, Bradley Deutsch, and Lukas Novotny // Advances in Optics and Photonics. – 2009. – Vol. 1, N 3. – P. 438–483.
  12. Kazanskiy, N.L. DOE-based Lighting Devices / N.L. Kazanskiy // Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements. edited by Victor A. Soifer. – A Wiley Interscience Publication. John Wiley & Sons, Inc., 2002. – P. 651-671.
  13. Kazanskiy, N.L. Investigation of Lighting Devices Based on Diffractive Optical Elements / N.L. Kazanskiy, S.I. Kha­ritonov, V.A. Soifer, A.V. Volkov // Optical Memory & Neural Networks. – 2000. – Vol. 9, N 4. – P. 301-312.
  14. Doskolovich, L.L. A DOE to form a line-shaped directivity diagram / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, S.I. Kharitonov, P. Perlo // Journal of Modern Optics. – 2004. – Vol. 51, N 13. – P. 1999-2005.
  15. Song, J.-H. Optical recoil of asymmetric nano-optical antenna / Jung-Hwan Song, Jonghwa Shin, Hee-Jin Lim, and Yong-Hee Lee // Optics Express. – 2011. – Vol. 19, N 16. – P. 14929-14936.
  16. Golub, M.A. Focusators at letters diffraction design / M.A. Golub, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, I.N. Sisakian, V.A. Soifer // Proceedings of SPIE. – 1991. – Vol. 1500. – P. 211-221.
  17. Golub, M.A. Computer generated diffractive multi-focal lens / M.A. Golub, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1992. – Vol. 39, N 6. – P. 1245-1251.
  18. Golub, M.A. Diffraction approach to design of multifunction­nal phase elements / M.A. Golub, L.L. Doskolovich, N.L. Ka­zanskiy, V.A. Soifer, S.I. Kharitonov // Optics and Spectroscopy. – 1992. – Vol. 73, N 1. – P. 191-195. – (in Russian).
  19. Soifer, V.A. Multifocal diffractive elements / V.A. Soifer, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy // Optical Engineering. – 1994. – Vol. 33, N 11. – P. 3610-3615.
  20. Doskolovich, L.L. Direct two-dimensional calculation of binary DOEs using a non-binary series expression approach / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, P. Perlo, P. Repetto, V.A. Soifer // International Journal of Optoelectronics. – 1995. – Vol. 10, N 4. – P. 243-250.
  21. Golub, M.A. Investigation of focusators in rectangle by computational experiment / M.A. Golub, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, S.I. Kharitonov // Computer Optics. – 1992. – N 10-11. – P. 110-122. – (in Russian).
  22. Doskolovich, L.L. Computation of binary diffractive optical elements for focusing into given two-dimensional region / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer // Avtometriya. – 1995. – N 5. – P. 42-50. – (in Russian).
  23. Doskolovich, L.L. A method of designing diffractive optical elements focusing into plane areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1996. – Vol. 43, N 7. – P. 1423-1433.
  24. Doskolovich, L.L. Designing Binary Diffraction Gratings with Etching Wedge areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, E.V. Tyavin // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). – 2005. – Vol. 14, N 2. – P. 91-96.
  25. Golovashkin, D.L. Technology of DOE Fabrication / D.L. Golovashkin, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, V.S. Pavelyev, V.S. Solovyev, G.V. Usplenyev and A.V. Volkov // Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements / edited by Victor A. Soifer. – A Wiley Interscience Publication. John Wiley & Sons, Inc., 2002. – P. 267-345.
  26. Khonina, S.N. Experimental generation and selection of modes of Gauss-Hermite with using DOE / S.N. Khonina // Computer Optics. – 2002. – N 23. – P. 15-22. – (in Russian).
  27. Skidanov, R.V. Optical micromanipulation using a binary dynamic light modulator / R.V. Skidanov, S.N. Khonina, V.V. Kotlyar // Computer Optics. – 2008. – Vol. 32, N 4. – P. 361-366. – (in Russian).
  28. Golub, M.A. Computational experiment with plane optical elements / M.A. Golub, N.L. Kazanskii, I.N. Sisakyan, V.A. Soifer // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. – 1988. – N 1. – P. 78-89.
  29. Kazanskiy, N.L. Mathematical simulation of optical systems / N.L. Kazanskiy. – Samara: “SSAU” Publisher, 2005. – 240 p.– (in Russian).
  30. Kazanskiy, N.L. Research facility to solve the problems of computer optics / N.L. Kazanskiy // Computer Optics. – 2006. – N 29. – P. 58-77. – (in Russian).
  31. Kazanskiy, N.L. Research&technological center of diffractive optics / N.L. Kazanskiy // Proceedings of the Sa­mara Scientific Center of RAS. – 2011. – Vol. 13, N 4. – P. 54-62. – (in Russian).
© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 332-56-22, факс: +7 (846) 332-56-20