RU184965U1 - Двухдиапазонная голографическая оптическая система - Google Patents
Двухдиапазонная голографическая оптическая система Download PDFInfo
- Publication number
- RU184965U1 RU184965U1 RU2018127777U RU2018127777U RU184965U1 RU 184965 U1 RU184965 U1 RU 184965U1 RU 2018127777 U RU2018127777 U RU 2018127777U RU 2018127777 U RU2018127777 U RU 2018127777U RU 184965 U1 RU184965 U1 RU 184965U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hologram
- optical
- optical element
- optical system
- optical elements
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 86
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 13
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области оптического приборостроения. Двухдиапазонная голографическая оптическая система содержит расположенные на оптической оси точечный полихроматический источник, два параллельных голограммных пропускающих оптических элемента и предметную плоскость. Оба голограммных пропускающих оптических элемента являются фокусирующими и плоскими и расположены перпендикулярно оптической оси. Первый голограммный пропускающий оптический элемент находится от предметной плоскости на расстоянии, в полтора раза превышающем его фокусное расстояние в первом порядке дифракции. Второй голограммный пропускающий оптический элемент расположен от первого голограммного оптического элемента на расстоянии, равном утроенной разности фокусного расстояния первого голограммного оптического элемента и корня квадратного из произведения фокусных расстояний первого и второго голограммных оптических элементов. Технический результат заключается в расширении рабочего спектрального диапазона, увеличении светосилы голографической оптической системы при одновременном исправлении хроматической аберрации положения и исправлении сферохроматической аберрации третьего порядка. 2 з.п.ф-лы. 1 ил.
Description
Настоящее устройство относится к области оптического приборостроения, а именно к голограммной оптике.
Хорошо известен метод взаимной коррекции хроматических аберраций положения двух и более голограммных оптических элементов. Например, в Applied Optics (Том 11, стр. 1686, 1972) J.N. Latta описывает голографическую оптическую систему, состоящую из пропускающей голографической решетки и пропускающей голографической зонной пластины. В этой двухкомпонентной системе имеет место взаимная компенсация пространственной дисперсии решетки и зонной пластины вблизи одной заданной длины волны.
Недостатками этой двухкомпонентной системы являются: неисправленная сферическая аберрация, маленькое относительное отверстие системы и то, что система рассчитана для плоской падающей волны. Также система имеет один рабочий спектральный диапазон. При использовании трех голограммных оптических элементов в этой системе возникает проблема низкой дифракционной эффективности использования света.
Также известен метод уменьшения хроматической аберрации положения в изображении, полученном с использованием двух и более голограммных пропускающих оптических элементов. Например, в журнале Applied Optics (Том 15, номер 2, стр. 542, 1976) S.J. Bennet описывает две ахроматические голографические оптические системы, состоящие из двух или трех голограммных пропускающих оптических элементов, расположенных на одной оптической оси. Недостатками этих голографических оптических систем являются: исправление только хроматической аберрации положения и маленькое относительное отверстие всей системы. Значение относительного отверстия системы мало из-за того, что исправление хроматической аберрации проводится в параксиальной области этой голографической оптической системы.
Недостатком голографической оптической системы из трех элементов является более низкая дифракционная эффективность по сравнению с системой из двух элементов. Эти системы также рассчитаны лишь для одного рабочего спектрального диапазона.
Из описаний технических решений существующих типов устройств голограммной и дифракционной техники известен патент SU1103180A, опубликованный 15.07.1984, в котором представлена ахроматическая голографическая оптическая система, состоящая из двух пропускающих дифракционных линз и апертурной диафрагмы в плоскости первой пропускающей дифракционной линзы.
Недостатком данного технического решения является то, что исправление сферической аберрации третьего порядка системы осуществляется для монохроматического источника света. Другим недостатком этой голографической оптической системы является использование лишь одного порядка дифракции.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является система, описанная в патенте US5477348A, опубликованном 19.12.1995, принятая в качестве прототипа. Ахроматическая голографическая оптическая система, состоит из двух голограмм криволинейной формы и наклоненных друг к другу, первая голограмма преобразует расходящуюся сферическую волну в другую сходящуюся (или расходящуюся) сферическую волну, а вторая голограмма преобразует сходящуюся (или расходящуюся) сферическую волну в другую расходящуюся сферическую волну.
Недостатком данного технического решения является то, что система, состоящая из двух пропускающих голограмм, представляющих голограммные пропускающие оптические элементы, формирует изображение световой волной, проходящей в параксиальной области голограмм, что приводит к уменьшению относительного отверстия голографической оптической системы. Система используется лишь в одном заданном порядке дифракции, что приводит к уменьшенной ширине рабочего спектрального диапазона. Система обладает неисправленной сферохроматической аберрацией третьего порядка.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в расширении рабочего спектрального диапазона двухкомпонентной голографической оптической системы в инфракрасную область спектра и в повышении ее светосилы, при одновременном исправлении хроматической аберрации положения и сферохроматической аберрации третьего порядка.
Данная задача решается за счет того, что двухдиапазонная голографическая оптическая система, содержит расположенные на оптической оси точечный полихроматический источник, два параллельных голограммных пропускающих оптических элемента и предметную плоскость, согласно полезной модели оба голограммных пропускающих оптических элемента являются фокусирующими и плоскими, и расположены перпендикулярно оптической оси, причем первый голограммный пропускающий оптический элемент находится от предметной плоскости на расстоянии в полтора раза превышающем его фокусное расстояние в первом порядке дифракции, а второй голограммный пропускающий оптический элемент расположен от первого голограммного пропускающего оптического элемента на расстоянии, равном утроенной разности фокусного расстояния первого голограммного пропускающего оптического элемента и корня квадратного из произведения фокусных расстояний первого и второго голограммных пропускающих оптических элементов.
Кроме того, в двухдиапазонной голографической оптической системе второй голограммный пропускающий оптический элемент расположен от первого голограммного пропускающего оптического элемента на расстоянии, равном утроенной сумме фокусного расстояния первого голограммного пропускающего оптического элемента и корня квадратного из произведения фокусных расстояний первого и второго голограммных пропускающих оптических элементов.
Кроме того, в двухдиапазонной голографической оптической системе между плоскостью предмета и первым голограммным пропускающим оптическим элементом и между первым и вторым голограммными пропускающими оптическими элементами помещена «прозрачная» для видимого и инфракрасного диапазонов спектра твердая или жидкая среда.
Устройство поясняется фиг., на которой изображены обе схемы двухдиапазонной голографической оптической системы.
Двухдиапазонная голографическая оптическая система содержит точечный полихроматический источник излучения S1, имеющий светящуюся поверхность размером (диаметром), равным s1λ/F1, где s1 – расстояние от полихроматического источника до первого голограммного пропускающего оптического элемента (ГОЭ 1), λ – выбранная рабочая длина волны излучения этого источника. Два голограммных пропускающих оптических элемента ГОЭ 1 и ГОЭ 2 располагаются на одной оптической оси. Плоскости обоих этих элементов ГОЭ 1 и ГОЭ 2 перпендикулярны оптической оси.
Двухдиапазонная голографическая оптическая система работает следующим образом. От точечного полихроматического источника света S1 идет расходящаяся световая волна, которая попадая на первый голограммный пропускающий оптический элемент и дифрагируя на нем, становится сходящейся. Причем первый голограммный пропускающий оптический элемент формирует во втором порядке дифракции изображения S1 ' точечного полихроматического источника в заданном участке видимой области спектра, а в первом порядке дифракции - изображения S1 ' в заданном участке инфракрасной области спектра. Изображения S1 ' точечного полихроматического источника в видимом и инфракрасном диапазонах спектра располагаются на оптической оси и образуют в видимом диапазоне непрерывный ряд окрашенных цветных точечных изображений как показано на фиг.1: (фиг. 1 а) - мнимые изображения, (фиг. 1 б) - действительные изображения. В первом и во втором порядках дифракции голограммного пропускающего оптического элемента имеет место наложение спектров и изображения S1 ' полихроматического источника пространственно совпадают для длин волн излучения отличающихся в два раза.
Сходящаяся после первого голограммного пропускающего оптического элемента полихроматическая волна дифрагирует на втором голограммном пропускающем оптическом элементе и становится расходящейся, формируя ахроматическое изображение S2 ' точечного полихроматического источника. Причем это полихроматическое изображение S2 ' является результатом пространственного совмещения изображений, сформированных волнами, дифрагировавшими в первый и во второй порядки дифракции. Достигается это тем, что при дифракции на втором голограммном пропускающем оптическом элементе сходящихся волн происходит обратное наложение спектров первого и второго порядков дифракции, приводящее к возникновению расходящейся из одной точки уже полихроматической волны. Указанная ахроматизация изображения имеет место при двух определенных расстояниях L между первым и вторым голограммными пропускающими оптическими элементами, задаваемых выражением
L = 3F1 ± 3(F1F2)0,5,
где F1 и F2 - фокусные расстояния первого и второго голограммных пропускающих оптических элементов в первом порядке дифракции на заданной рабочей длине волны. Расстояние от второго голограммного пропускающего оптического элемента до изображения точечного полихроматического источника задается известной формулой тонкого голограммного оптического элемента.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение рабочего спектрального диапазона, увеличение светосилы голографической оптической системы при одновременном исправлении хроматической аберрации положения и исправление сферохроматической аберрации третьего порядка за счет того, что оба голограммных пропускающих оптических элемента располагаются на заданных расстояниях от точечного полихроматического источника излучения, на заданном расстоянии между собой и используются в первом и втором порядках дифракции.
Claims (3)
1. Двухдиапазонная голографическая оптическая система, содержащая расположенные на оптической оси точечный полихроматический источник, два параллельных голограммных пропускающих оптических элемента и предметную плоскость, отличающаяся тем, что оба голограммных пропускающих оптических элемента являются фокусирующими и плоскими и расположены перпендикулярно оптической оси, причем первый голограммный пропускающий оптический элемент находится от предметной плоскости на расстоянии, в полтора раза превышающем его фокусное расстояние в первом порядке дифракции, а второй голограммный пропускающий оптический элемент расположен от первого голограммного оптического элемента на расстоянии, равном утроенной разности фокусного расстояния первого голограммного оптического элемента и корня квадратного из произведения фокусных расстояний первого и второго голограммных оптических элементов.
2. Двухдиапазонная голографическая оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что второй голограммный оптический элемент расположен от первого голограммного оптического элемента на расстоянии, равном утроенной сумме фокусного расстояния первого голограммного оптического элемента и корня квадратного из произведения фокусных расстояний первого и второго голограммных оптических элементов.
3. Двухдиапазонная голографическая оптическая система по пп. 1-2, отличающаяся тем, что между плоскостью предмета и первым голограммным оптическим элементом и между первым и вторым голограммными оптическими элементами помещена «прозрачная» для видимого и инфракрасного диапазонов спектра твердая или жидкая среда.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127777U RU184965U1 (ru) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Двухдиапазонная голографическая оптическая система |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127777U RU184965U1 (ru) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Двухдиапазонная голографическая оптическая система |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU184965U1 true RU184965U1 (ru) | 2018-11-15 |
Family
ID=64325187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018127777U RU184965U1 (ru) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Двухдиапазонная голографическая оптическая система |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU184965U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4007481A (en) * | 1969-12-11 | 1977-02-08 | Holotron Corporation | Holographic color television record |
| US5477348A (en) * | 1989-09-19 | 1995-12-19 | Fujitsu Limited | Achromatic hologram optical system |
| WO2001050177A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-07-12 | Fujitsu Limited | Optical apparatus which uses a virtually imaged phased array to produce chromatic dispersion |
| RU2239860C1 (ru) * | 2003-05-05 | 2004-11-10 | Автономная некоммерческая организация Международный научно-исследовательский институт космической антропоэкологии | Способ создания голограммы, содержащей невизуализированную физиологически значимую информацию |
-
2018
- 2018-07-27 RU RU2018127777U patent/RU184965U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4007481A (en) * | 1969-12-11 | 1977-02-08 | Holotron Corporation | Holographic color television record |
| US5477348A (en) * | 1989-09-19 | 1995-12-19 | Fujitsu Limited | Achromatic hologram optical system |
| WO2001050177A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-07-12 | Fujitsu Limited | Optical apparatus which uses a virtually imaged phased array to produce chromatic dispersion |
| RU2239860C1 (ru) * | 2003-05-05 | 2004-11-10 | Автономная некоммерческая организация Международный научно-исследовательский институт космической антропоэкологии | Способ создания голограммы, содержащей невизуализированную физиологически значимую информацию |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10444069B2 (en) | Imaging spectrometer with freeform surfaces | |
| CN104977720B (zh) | 一种扩束准直光学系统及其制备方法 | |
| US10871601B2 (en) | Volume holographic optical elements for imaging with reduced aberrations | |
| US20150021480A1 (en) | Visible-infrared plane grating imaging spectrometer | |
| US11307096B2 (en) | Spectral resolution enhancement device | |
| CN204758926U (zh) | 一种扩束准直光学系统 | |
| CN106289524A (zh) | 基于自由曲面的光谱成像系统 | |
| CN103900688A (zh) | 一种基于自由曲面的成像光谱仪分光系统 | |
| CN103616074B (zh) | 数字微镜光栅光谱仪的波长标定方法 | |
| US20210297601A1 (en) | An optical device comprising a multi-order diffractive fresnel lens (mod-dfl) and an achromatizing compensation mechanism, and a method for enhancing images captured using the mod-dfl | |
| RU184965U1 (ru) | Двухдиапазонная голографическая оптическая система | |
| JP2001050819A (ja) | 連続可変感度型無色光学干渉計 | |
| CN108709639A (zh) | 基于反射式棱镜-光栅分光模块的成像光谱仪 | |
| CN110146166B (zh) | 一种自由曲面棱镜光谱分光系统 | |
| CN104406691A (zh) | 一种基于单个自由曲面的成像光谱仪分光系统 | |
| Wang et al. | Design of a spectrum-folded Hadamard transform spectrometer in near-infrared band | |
| WO2017212522A1 (ja) | 回折格子及び分光装置 | |
| CN210242986U (zh) | 基于分波前双闪耀平面反射光栅的光谱成像系统 | |
| CN110375856A (zh) | 基于分波前双闪耀平面反射光栅的光谱成像系统及方法 | |
| CN106918393B (zh) | 一种双通道空间外差光谱仪 | |
| Greisukh et al. | Visual assessment of the influence of adverse diffraction orders on the quality of image formed by the refractive-diffractive optical system | |
| RU2621364C1 (ru) | Автоколлимационный спектрометр со спектральным разложением в сагиттальном направлении | |
| CN110285884B (zh) | 日光诱导叶绿素荧光探测超光谱成像仪光学系统 | |
| RU132572U1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
| JP2016065948A (ja) | 光パルス波形整形装置および光パルス波形整形方法 |