Полное оглавление
| Предисловие | 9 | ||
| Глава 1 | Введение в компьютерную оптику | 11 | |
| 1.1 | Функциональные возможности зонированных дифракционных оптических элементов (ДОЭ) | 11 | |
| 1.2 | Границы зон и фазовые функции оптических элементов | 15 | |
| 1.3 | ДОЭ, реализуемые методами цифровой голографии | 20 | |
| 1.4 | Геометрооптический расчет ДОЭ | 27 | |
| 1.5 | Дискретизация и квантование фазы ДОЭ | 33 | |
| 1.6 | Компьютерное проектирование ДОЭ | 43 | |
| 1.7 | Заключение | 46 | |
| Литература к главе 1 | 47 | ||
| Глава 2 | Итеративные методы расчета ДОЭ | 49 | |
| 2.1 | Введение | 49 | |
| 2.2 | Алгоритм уменьшения ошибки | 50 | |
| 2.3 | Алгоритм входа-выхода | 52 | |
| 2.4 | Адаптивно-аддитивный алгоритм | 53 | |
| 2.5 | Адаптивно-мультипликативный алгоритм | 60 | |
| 2.6 | Адаптивно-регуляризационный алгоритм | 64 | |
| 2.7 | Градиентный алгоритм расчета фазы ДОЭ | 67 | |
| 2.8 | Применение итеративных алгоритмов для расчета ДОЭ | 71 | |
| 2.8.1 | Расчет ДОЭ, фокусирующих в радиально-симметричные области Фурье-спектра | 71 | |
| 2.8.2 | Расчет дифракционных аксиконов, формирующих осевые световые отрезки | 75 | |
| 2.8.3 | Расчет радиально-симметричных ДОЭ с квантованной фазой. | 77 | |
| 2.8.4 | Многопорядковые фазовые бинарные дифракционные решетки | 81 | |
| 2.8.5 | Многоуровневые фазовые дифракционные решетки | 87 | |
| 2.8.6 | Фазовые ДОЭ, фокусирующие в объем и на поверхность тел вращения | 93 | |
| 2.8.7 | Фокусировка гауссового пучка в квадрат | 103 | |
| 2.8.8 | Фокусировка в кольцо | 110 | |
| 2.8.9 | Композиционные ДОЭ, формирующие контурные изображения | 116 | |
| 2.8.10 | Квантованные ДОЭ для фокусировки в заданную двумерную область | 121 | |
| 2.8.11 | Квантованные ДОЭ для формирования амплитудно-фазовых распределений | 134 | |
| 2.9 | Заключение | 137 | |
| Литература к главе 2 | 138 | ||
| Глава 3 | Электромагнитный подход к расчету дифракционных оптических элементов | 142 | |
| 3.1 | Дифракция на отражающих решетках со ступенчатым профилем | 142 | |
| 3.2 | Дифракция на отражающих решетках с непрерывным профилем | 149 | |
| 3.3 | Дифракция на пропускающих диэлектрических решетках | 158 | |
| 3.4 | Градиентные методы решения обратной задачи расчета дифракционных решеток | 175 | |
| 3.4.1 | Расчет отражающих решеток со ступенчатым профилем | 175 | |
| 3.4.2 | Расчет диэлектрических бинарных решеток | 178 | |
| 3.4.3 | Расчет отражающих решеток с непрерывным профилем в приближении Рэлея | 188 | |
| 3.5 | Дифракция на отражающих двумерных структурах | 192 | |
| 3.5.1 | Дифракция света на криволинейной зоне | 192 | |
| 3.5.2 | Дифракция на двумерной отражающей бинарной решетке | 199 | |
| 3.5.3 | Дифракция на двумерных пропускающих диэлектрических структурах | 201 | |
| 3.6 | Градиентный метод синтеза ДОЭ | 210 | |
| 3.7 | Асимптотический анализ дифракции на зонированных структурах | 212 | |
| 3.7.1 | Решение задачи дифракции на одномерных ДОЭ в скалярном приближении | 212 | |
| 3.7.2 | Решение задачи дифракции на одномерных ДОЭ в рамках электромагнитной теории | 220 | |
| 3.8 | Моделирование распространения электромагнитного излучения методом конечных разностей | 224 | |
| 3.9 | Анализ прохождения электромагнитного импульса через антиотражающую структуру | 232 | |
| 3.10 | Заключение | 236 | |
| Литература к главе 3 | 237 | ||
| Глава 4 | Технология создания ДОЭ | 239 | |
| 4.1 | Типы фазовых микрорельефов и способы их получения | 239 | |
| 4.2 | Изготовление ДОЭ методами фотолитографии | 244 | |
| 4.2.1 | Изготовление фотошаблонов | 244 | |
| 4.2.2 | Экспонирование и проявление пленок фоторезиста | 251 | |
| 4.2.3 | Технология формирования микрорельефа ДОЭ | 254 | |
| 4.3 | Изготовление ДОЭ методами электронно-лучевой литографии | 263 | |
| 4.4 | Формирование кусочно-непрерывного микрорельефа | 269 | |
| 4.4.1 | Методы формирования кусочно-непрерывного микрорельефа | 269 | |
| 4.4.2 | Механизм рельефообразования в ЖФПК | 271 | |
| 4.4.3 | Определение оптимального контраста фотошаблона для рельефной записи на слоях ЖФПК | 274 | |
| 4.4.4 | Изготовление опытных образцов оптических элементов видимого диапазона | 276 | |
| 4.5 | Технология травления | 279 | |
| 4.6 | Формирование дифракционного микрорельефа с помощью лазерного микроструктурированием алмазных пленок | 282 | |
| 4.7 | Копирование микрорельефа ДОЭ | 288 | |
| 4.8 | Автоматизация экспериментальных исследований и технологических испытаний ДОЭ | 291 | |
| 4.8.1 | Операции и оборудование, используемые для контроля в процессе создания ДОЭ | 291 | |
| 4.8.2 | Сканирующий зондовый микроскоп | 292 | |
| 4.8.3 | Средства автоматизации испытаний ДОЭ | 295 | |
| 4.9 | Примеры синтеза ДОЭ и использования программных комплексов | 297 | |
| 4.9.1 | Как рассчитать и изготовить ДОЭ | 297 | |
| 4.9.2 | Программное обеспечение по компьютерной оптике | 302 | |
| 4.10 | Заключение | 304 | |
| Литература к главе 4 | 307 | ||
| Глава 5 | Фокусаторы | 311 | |
| 5.1 | Введение | 311 | |
| 5.2 | Геометрооптический расчет фокусаторов в линию | 312 | |
| 5.3 | Расчет и исследование геометрооптических фокусаторов | 320 | |
| 5.3.1 | Дифракционная линза | 321 | |
| 5.3.2 | Дифракционная цилиндрическая линза | 326 | |
| 5.3.3 | Фокусатор в кольцо | 328 | |
| 5.3.4 | Фокусатор в полукольцо | 335 | |
| 5.3.5 | Фокусатор в поперечный отрезок | 337 | |
| 5.3.6 | Составной фокусатор в крест | 346 | |
| 5.3.7 | Фокусатор в отрезок оптической оси | 348 | |
| 5.4 | Фокусаторы в двумерную область. Метод согласованных прямоугольников | 351 | |
| 5.5 | Многофокусные фокусаторы | 357 | |
| 5.5.1 | Многофокусные бинарные зонные пластинки | 365 | |
| 5.5.2 | ДОЭ с нелинейно комбинированными фазами | 369 | |
| 5.6 | Дифракционные многофокусные линзы | 371 | |
| 5.7 | Двухпорядковые фокусаторы | 376 | |
| 5.8 | Спектральные фокусаторы | 379 | |
| 5.8.1 | Цветоделительные решетки | 379 | |
| 5.8.2 | Спектральные фокусаторы в набор одинаковых фокальных областей | 382 | |
| 5.8.3 | Спектральные фокусаторы в различные фокальные области | 385 | |
| 5.8.4 | Расчет квантованных спектральных ДОЭ | 387 | |
| 5.9 | Заключение | 392 | |
| Литература к главе 5 | 392 | ||
| Глава 6 | Селекция мод лазерного излучения | 395 | |
| 6.1 | Моды лазерного излучения | 395 | |
| 6.1.1 | Модовые пучки в скалярном приближении | 398 | |
| 6.1.2 | Возбуждение мод в оптических волокнах и резонаторах | 400 | |
| 6.1.3 | Метод комплексного эйконала | 403 | |
| 6.1.4 | Амплитудно-фазовые соотношения для модовых пучков в свободном пространстве | 409 | |
| 6.1.5 | Гауссовы и бесселевы моды | 414 | |
| 6.2 | Формирование и селекция мод лазерного излучения с помощью дифракционных оптических элементов | 415 | |
| 6.2.1 | Постановка задачи синтеза ДОЭ, согласованных с модами лазерного излучения | 415 | |
| 6.2.2 | Методы расчета фазовых моданов | 418 | |
| 6.2.3 | Расчет одномодовых моданов. | 418 | |
| 6.2.4 | Построение итерационной процедуры расчета одномодового модана | 420 | |
| 6.2.5 | Быстрый расчет ДОЭ, формирующего заданное одномодовое распределение радиальных мод | 423 | |
| 6.2.6 | Расчет ДОЭ, формирующих группу мод лазерного излучения | 429 | |
| 6.2.7 | Организация многоканальной связи в линзоподобной среде с минимальными потерями | 235 | |
| 6.2.8 | Расчет ДОЭ для анализа поперечно-модового состава пучков когерентного излучения | 441 | |
| 6.2.9 | Результаты экспериментального исследования фундаментальных свойств гауссовых мод, сформированных с помощью ДОЭ | 444 | |
| 6.2.10 | Натурное исследование возможности уплотнения каналов оптической связи с помощью селективного возбуждения мод Гаусса-Эрмита | 450 | |
| 6.2.11 | Расчет ДОЭ, согласованных с модами градиентных волокон с непараболическим профилем | 454 | |
| 6.3 | Применение ДОЭ в системах сбора, передачи и хранения информации | 456 | |
| 6.3.1 | Повышение пропускной способности оптической связи | 456 | |
| 6.3.2 | Волоконно-оптические датчики | 459 | |
| 6.3.3 | Экспериментальное исследование датчика микроперемещений, основанного на использовании модана. | 461 | |
| 6.3.4 | Применение ДОЭ для коллимации излучения полупроводникового лазера | 464 | |
| 6.3.5 | Дифракционные делители пучка | 465 | |
| 6.4 | Заключение | 466 | |
| Литература к главе 6 | 467 | ||
| Глава 7 | Световые пучки с периодическими свойствами | 470 | |
| 7.1 | Некоторые типы световых пучков с периодическими свойствами | 470 | |
| 7.2 | Фазовые формирователи световых полей с продольной периодичностью | 476 | |
| 7.3 | Алгоритм расчета ДОЭ для генерации вращающихся многомодовых пучков Бесселя | 485 | |
| 7.4 | Формирование пары вращающихся бездифракционных пучков с помощью бинарного фазового ДОЭ | 489 | |
| 7.5 | ДОЭ для формирования многомодовых пучков Гаусса-Лагерра | 496 | |
| 7.6 | Вращение световых многомодовых пучков Гаусса-Лагерра в свободном пространстве и волокне | 505 | |
| 7.7 | Формирование вращающихся пучков Гаусса-Лагерра с помощью фазовой бинарной дифракционной оптики | 510 | |
| 7.8 | Обобщенные эрмитовы световые пучки в свободном пространстве | 518 | |
| 7.9 | Формирование мод Гаусса-Эрмита с помощью бинарных ДОЭ | 526 | |
| 7.10 | Самовоспроизводимость многомодовых пучков Гаусса-Эрмита | 533 | |
| 7.11 | Заключение | 539 | |
| Литература к главе 7 | 540 | ||
| Глава 8 | Коррекция волновых фронтов | 542 | |
| 8.1 | Проблема создания волновых фронтов | 542 | |
| 8.2 | Оптические схемы с ДОЭ для анализа асферических поверхностей | 543 | |
| 8.3 | Расчет плоского компенсатора | 545 | |
| 8.4 | Спектральные свойства компенсаторов | 546 | |
| 8.5 | Характеристики точности эталонного волнового фронта | 548 | |
| 8.6 | Влияние дискретизации и квантования фазовой функции компенсатора на точность эталонного волнового фронта | 551 | |
| 8.7 | Формирование волновых фронтов с малым относительным отверстием | 553 | |
| 8.8 | Осесимметричные компенсаторы | 555 | |
| 8.9 | Формирование волновых фронтов высших порядков | 557 | |
| 8.10 | Формирование неосесимметричных волновых фронтов | 559 | |
| 8.11 | Формирование внеосевых сегментов волновых фронтов вращения | 561 | |
| 8.12 | Формирование волновых фронтов с заданным распределением интенсивности | 565 | |
| 8.13 | Итеративные алгоритмы для расчета ДОЭ, формирующих заданные распределения фазы | 569 | |
| 8.14 | Практическое использование | 577 | |
| 8.15 | Заключение | 578 | |
| Литература к главе 7 | 578 | ||
| Глава 9 | Светотехнические устройства с ДОЭ | 580 | |
| 9.1 | Перспективы использования дифракционной оптики в светотехнических устройствах | 580 | |
| 9.2 | Средства проектирования светотехнических устройств с ДОЭ | 581 | |
| 9.3 | Моделирование устройств с квантованными ДОЭ | 585 | |
| 9.4 | Проектирование автомобильных фар с ДОЭ | 586 | |
| 9.5 | Проектирование компланарных осветителей | 588 | |
| 9.6 | Результаты испытаний светотехнических устройств с ДОЭ | 592 | |
| 9.7 | Заключение | 596 | |
| Литература к главе 9 | 596 | ||
| Глава 10 | Оптическая обработка информации с применением ДОЭ | 597 | |
| 10.1 | Оптическое формирование признаков изображения | 597 | |
| 10.2 | Разложения светового поля по ортогональному базису | 599 | |
| 10.2.1 | Оптимальный базис Карунена-Лоэва | 599 | |
| 10.2.2 | ДОЭ для разложения поля по базису Адамара | 618 | |
| 10.2.3 | ДОЭ для разложения поля по базисам с угловыми гармониками: Гаусса-Лагерра, Бесселя и Цернике | 622 | |
| 10.2.4 | ДОЭ для разложения поля по базису Цернике | 630 | |
| 10.3 | Оптическое построение полей направлений и частот | 638 | |
| 10.3.1 | Распознавание дактилограмм | 648 | |
| 10.3.2 | Расшифровка интерферограмм | 668 | |
| 10.4 | Оптическое выполнение преобразования Хоу-Радона | 675 | |
| 10.5 | Заключение | 678 | |
| Литература к главе 10 | 683 | ||
| Заключение | 686 | ||