Устройство для фокусировки излучения

 

Изобретение относится к оптическим приборам и может быть использовано для фокусировки полихроматического излучения в область пространства заданной формы. Устройство содержит фазовый оптический элемент, выполненный в виде зонной пластинки, и ступенчатый оптический элемент 2, установленный вплотную к зонной пластинке 1 на ее оптической оси, При этом каждой зоне 3 пластинки 1 соответствует находящаяся напротив нее ступень- , к а 4 элемента 2, рабочая поверхность, ступеньки 4 представляет собой участок плоскости, перпендикулярной оптической оси, границы которого повторяют контуры границ соответствующей зоны 3 пластинки 1, а оптическая разность хода между соседними ступеньклми 4 и 5 равна по абсолютной величине и противоположна по знаку скачкообразному изменению оптического пути между соответствующими зонами 3 и 6 пластинки 1. В результате суммарного действия двух элементов 1 и 2 скачкообразное изменение фазы между волнами, соответствующими разным зонам 3 и 6 отсутствует для всех длин волн, поэтому предлагаемое устройство способно фокусировать полихроматическое излучение. В целях упрощения {конструкции и уменьшения габаритов , фазовый оптический элемент 1 и ступенчатый оптический элемент 2 выполняют на противоположных сторонах одной подложки. 2 ил. сл с СЈ ю о & 00 Фм 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 02 В 27 44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬПИЯМ

llPH ГКНТ СССР

1 (21) 4652740/10 (22) 30.01 ° 89 (46) 15.0!.91. Бюл. У 2 (71) Центрапьное конструкторское бюро. уникального приборостроения Научно-техническоro объединения AH СССР (72) И.Н, Сисакян, Л. 1, Смолович и В, A. Сойфер (53) 535. 312 (088, 8) (56 ) Лвтор ское свидетельство СССР

Р 1303960, кл. G 02 В 5/10, !9,07,84.

Авторское свидетельство СССР

М 1303961, кл. G 02 В 5/10) 19,07,84. (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к оптическим приборам и может быть использовано для фокусировки полихроматического излучения в область пространства заданной формы, Устройство содержит фазовый оптический элемент, выполненный в виде зонной пластинки, и ступенчатый оптический элемент 2, установленный вплотную к эонной пластинке l íà ее оптической оси. При этом

„„Я0„„162О97З А1

2 каждой зоне 3 пластинки 1 соответствует находящаяся напротив нее ступень, ка 4 элемента 2., рабочая поверхность. ступеньки 4 представляет собой участок плоскости, перпендикулярной оптической оси, границы которого повторяют контуры грмгиц соответствующей зо" ны 3 пластинки 1, а оптическая разность хода между соседними ступеньками 4 и 5 равна по абсолютной величине и противоположна по знаку скачкообразному иэменешпо оптического пути между соответствующими эолами 3 и

6 пластинки 1, В результате суммарного действия двух элементов 1 и 2 . скачкообразное изменение фазы между волнами, соответствующими разным эолам 3 и 6 отсутствует для всех длин волн, поэтому предлагаемое устройство способно фокусировать полихромати- (,, ческос излучение. В целях упрощения конструкции и уменьшения габаритов ! фазовый оптический элемент 1 и ступенчатый оптический элемент 2 выполфюзи няют на противоположных сторонах одной подложки. 2 ил.

1620973

45

В случае выполнения пластинки 1 пропускающей, а элемента 2 отражающим высота h ступеньки 4 (то же, что расстояние между рабочими плоскостями ступенек 4 и 5) должна удовлетворять соотношению:

h-=а(п -1), где a — величина скачкообразного изменения высоты рельефа на границе между зонаьы 3 и б зонной пластинки 1; п1 — показатель преломления мате- риала пластинки I.

Изобретенные относится к оптическим приборам и может быть использовано для фокусировки полихроматического излучения в область пространст5 ва заданной формы, что может найти применение при печати интегральных микросхем, в лазерном термоядерном синтезе для фокусировки фемтосекунд-, ных импульсов света.

Цель изобретения — обеспечение возможности работы в полихроматическом излучении, а также упрощение <онструкции и уменьшение габаритов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое 15 устройство для случая, когда ступенчатый оптический элемент выполнен отражательным, а зонная пластинка — пропускающей сечение; на фиг, 2 — устройство, выполненное с использованием одной подложки, сечение.

Устройство содержит фазовый оптический элемент, выполненный в виде зонной пластинки 1 и ступенчатый оптический элемент 2, установленный вплотную к зонной пластинке 1 на ее . оптической оси, При этом каждой зоне 3 пластинки 1 соответствует находящаяся напротив нее ступенька. 4 элемента 2, рабочая поверхность ступеньки 4 представляет собой участок плоскости, перпендикулярной оптической оси, rp аницы которого повторяют контуры границ соответствующей зоны

3 пластинки 1, а оптическая разность хода между соседними ступеньками 4 и

5 равна по абсолютной величине и противоположна по знаку скачкообразному изменению оптического пути между соответствукщими зонами 3 и б пластинки 4О

1. Фазовый оптический элемент 1 и ступенчатый оптический элемент 2 могут быть выполнены на противоположных сторонах одной подложки (фиг.2), Ступенчатый оптический. элемент 2 может быть из гото влек, например, на станке с числовым программным управлением, Полученная высота ступенек может быть измерена, например, интерферометрическими методами, Обнаруженные при этом отклонения от расчетных значений могут быть скомпенсированы изменениями в соответствии с (1) скачков фаз между зонами при изготовлении зонной пластинки.

В приближении геометрической оптики и при пренебрежении расходимостью излучения при распространении между зонной пластинкой и ступенчатым оптическим элементом устройство работает следующим образом, Сначала излучение проходит через пропускающую зонную пластинку l, преобретая некоторую фазовую мо„.ióëÿöèþ, При этом на границе между зонами 3 и б фазовый набег скачкообразно изменяется на величину 2 II/ g а(п1-1), Да-. лее излучение отражается от ступенчатого оптического элемента 2. При этом скачкообразной изменение фазы. отражающей волны на границе между ступеньками 4 и 5 равно

2 Л

2 — - -- h, Затем излучение вторично проходит через зонную пластинку 1, приобретая на границе между зонами 3 и 6 скачок фазы 2 И/ 1 а(п -1 ), В результате суммарный скачок фаз между волнами, соответствующим зонам 3 и б равен

2 п/ 9 2a(n - I )-2Ь, и при выполнении (1) равен нулю при всех упри принебрежении дисперсией показателя .преломления n, ) . Суммарная фазовая модуляция излучения при двухкратном прохождении через зонную пластинку I определяется профилем поверхности зонной пластинки внутри каждой зоны и рассчитывается так, чтобы излучение фокусировалось в область пространства заданной формы, В другом варианте зонная пластинка

1 выполняется отражательной, а ступенчатый элемент 2 пропускающим. B этом случае высота ступеньки h определяется соотношением а

h=- (2) п -1 где n — показатель преломления материала ступенчатого оптического элемент а.

h (n -1 ) =a(n1-1 ) (3) При п„=па, h=a.

Формула изобретения

1 ° Устройство для фокусировки .иэ лучения, содержащее фазовый оптический элемент, выполненный в виде зонной пластинки, о т,л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью обеспечения воэможности работы в полихроматическом излучении, в неro введен ступенчатый .оптический эл емент, у ст ановленный вплотную к эонной пл.астинке на ее оптической оси, причем каждой soСоставитель В. Кравченко

Техред M.Дидык

Корректор С.Шевкун

Редактор Т.Парфенова

Заказ 4245 Тираж Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,. Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

5 16

В третьем варианте оба оптических элемента, входящих в устройство, выполнены пропускающими. В этом случае должно выполняться соотношение

2097 3 6 не зонной пластинки соответствует на1 ходящаяся напротив нее ступенька оптическ о го элемента, р аб оч ая пов epxf ность ступеньки представляет собой участок плоскости, перпендикулярной оптической оси, rpаницы котороro повторяют контуры границ соответствующей зоны эонной пластины, а оптическая разность хода между соседними ступеньками равна по абсолютной величине и противоположна по знаку скачкообразному изменению оптического пути между соответствукицими зонами эонной пластинки

2 ° Устройство по и. I, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов, фазовый и ступенчатый on20:тические элементы выполнены на проти:воположных сторонах одной подложки.