长焦距高分辨率折衍射混合光学系统的研究

论文摘要

衍射光学是近年来光学领域中最具活力的研究方向之一。将衍射光学的原理和技术应用于成像光学系统,结合折射光学元件构成折衍射混合光学系统,可以突破传统光学系统的某些限制,对提高成像系统的质量,简化系统结构和降低系统成本都具有重要意义。本文第一章概述了衍射成像光学的发展和技术现状,运用衍射光学元件对成像系统带来的影响,从而确定本论文的工作及基本方案。作为以后各章分析的基础,第二章介绍了处理光波衍射问题的一般方法。第三章讨论了衍射光学元件的衍射效率和成像性质。第四章研究了传统复消色差原理和折衍射混合复消色差原理,分别设计了一个折射式复消色差光学系统和折衍射复消色差光学系统并进行了比较,另外对两种系统的三级光谱进行了分析。第五章设计了两种折衍射混合复消色差光学系统,研究了两种结构产生不同色球差的原因,提出了折衍射混合复消色差光学系统色球差的校正办法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 衍射及二元光学发展的历史回顾
• 1.2 衍射成像光学元件制造技术概况
• 1.3 衍射成像光学元件应用概况
• 1.4 本论文的研究目的,研究意义与主要工作
• 第二章 光波衍射的一般处理方法
• 2.1 基尔霍夫衍射积分
• 2.2 基尔霍夫边界条件
• 2.3 夫朗和费衍射和傅立叶变换
• 第三章 衍射光学元件特性
• 3.1 衍射二元光学元件衍射效率
• 3.1.1 衍射二元光学元件衍射强度分布及特点
• 3.1.2 标量衍射效率的使用范围
• 3.2 衍射光学元件的成像性质
• 3.2.1 任意位相分布
• 3.2.2 衍射成像光学元件的光焦度
• 3.2.3 衍射光学元件的色散性质
• 3.2.4 衍射光学元件的三级像差
• 第四章 成像光学系统二级光谱及其校正方法
• 4.1 折射式光学系统二级光谱校正方法
• 4.1.1 密接双薄透镜系统复消色差
• 4.1.2 密接三薄透镜系统复消色差
• 4.2 折衍射混合光学系统复消色差
• 4.2.1 衍射光学元件在光学玻璃P-ν图中的位置
• 4.2.2 复消色差折衍射透镜组的结构及其光焦度解
• 4.3 折衍混合复消色差系统与折射式复消色差系统的比较
• 4.3.1 折射式复消色差系统
• 4.3.2 折衍混合复消色差系统
• 4.4 衍射光学元件的可加工性
• 第五章 折衍射混合复消色差物镜色球差的研究
• 5.1 两种折衍射混合复消色差物镜色球差的比较
• 5.2 两种折衍射混合复消色差物镜产生不同色球差原因
• 5.2.1 混合复消色差透镜组初始结构的求解
• 5.2.2 混合复消色差透镜组产生较大色球差原因
• 5.2.3 减小混合复消色差透镜组色球差的方法
• 5.2.4 光学材料对混合复消色差透镜组色球差的影响
• 5.3 混合复消色差透镜组色球差的校正
• 5.4 混合复消色差透镜组三级光谱的研究
• 结论
• 致谢
• 参考文献