前言
通常激光光強分布呈高斯型，而在許多實際應(yīng)用中，需要將光強分布加以轉(zhuǎn)換，即光束整形，如呈平頂狀和環(huán)狀等。以往人們多用計算全息法實現(xiàn)環(huán)形分布，但衍射效率低，難于推廣。近年來人們開始研究二元光學(xué)元件(BOE)在光束整形方面的作用。二元光學(xué)元件是在計算機制全息圖和相息圖研究發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用計算機設(shè)計和微電子加工技術(shù)研制成的一種高效率的新型光學(xué)元件。由于它能靈活控制波前，因此在光束整形方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
二元光學(xué)的優(yōu)點——高衍射效率；獨特的色散性能；更多的設(shè)計自由度；寬廣的材料選擇；獨特的光學(xué)功能。
圖1表面進行劃分從而形成一個二元光學(xué)元件
二元光學(xué)器件分為主階次和帶有幾個次階次的連續(xù)界面。在二元光學(xué)中，每個主階次上的次階次數(shù)目通常設(shè)置為2、4、8等。GLAD中產(chǎn)生二元光學(xué)元件命令如下所示：
binary/lens/surface kbeam xrad yrad level nlevels
int2phase/two kbeam1 kbeam2 [2.*pi*(rindex-1)/lambda]
binary/lens/phasescreen ibeams rindex xrad yrad level nlevels
binary/lens/residual ibeams rindex xrad yrad level nlevels
binary/surface kbeam level nlevels
這些命令執(zhí)行的是產(chǎn)生二元光學(xué)的光柵和透鏡，其二元光學(xué)表面可以由binary/surface 命令產(chǎn)生，并直接或者間接依靠 int2phase、int2waves、sfocus起著相位屏的作用。二元光學(xué)表面可以圖示為plot的強度項。
binary/surface 命令能夠?qū)⑷我夥植嫉墓鈭鲛D(zhuǎn)化為二元光學(xué)器件的面形。
二元光柵表面計算：
這里舉一個二元光柵的例子，它是由二元表面組成，然后對其執(zhí)行“sfocus”命令。表面通過具有一定高度的強度表現(xiàn)出來，高度的單位為厘米，表面的高度可以通過任意一個常規(guī)的強度出圖命令顯示出來。“sfocus”命令將表面的高度作為一個相位差引入，然后乘以α = n – 1，傳輸距離為z，將其設(shè)定為1。“sfocus”命令還包括了2π ⁄ λ這一項。次級數(shù)量分別為2,4,8和16，在這樣的單位下，16個次級分辨率不好，但是表面卻可以以一個近似光滑的分布顯示出來。
二元透鏡計算：
下面（a）（b）圖為一個半徑為100的正透鏡，焦距為200 cm。透鏡的凈孔徑為0.225 cm，設(shè)計波長為0.6328 um。遠場中的峰值強度顯示在子級階數(shù)上，顯示出與光柵相似的漸近行為。（c）（d）圖說明了一個與上面正透鏡相似的負透鏡，在虛擬焦距處，遠場位于透鏡后面100厘米處。
下圖展示一個正負組合二元透鏡，其等圓柱形焦距為正負200 cm。并可利用可分離傳播和轉(zhuǎn)置步驟得到遠場分布。
正負組合透鏡，兩層和四層
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