Асимптотический метод решения задач дифракции на непериодических структурах
Харитонов С.И., Досколович Л.Л., Казанский Н.Л.

 

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Аннотация:
Предложен асимптотический метод расчета комплексной амплитуды поля в случае дифракции на непериодических структурах, обладающих зонной структурой. Новизна состоит в разложении решения интегрального уравнения по базису, который получается при решении задачи прохождения ДОЭ в рамках геометрической оптики и переходит в базис плоских волн, используемый при расчете дифракционных решеток. Представлены результаты фокусировки в точку с помощью градиентного дифракционного оптического элемента, имеющего зонную структуру. Результаты моделирования подтверждают работоспособность предложенного метода.

Ключевые слова:
дифракционный оптический элемент, асимптотический метод, метод связанных волн, непериодическая структура, квазипериодическая структура, микрорельеф.

Цитирование:
Харитонов, С.И. Асимптотический метод решения задач дифракции на непериодических структурах/ С.И. Харитонов, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 2. – С. 160-168. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-2-160-168.

Литература:

  1. Doskolovich, L.L. Focusators for laser-branding / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, G.V. Usplenjev // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – Vol. 15, Issue 5. – P. 311-322. – DOI: 10.1016/0143-8166(91)90018-O.
  2. Golub, M.A. Computer generated diffractive multi-focal lens / M.A. Golub, L.L Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1992. – Vol. 39, Issue 6. – P. 1245-1251. – DOI: 10.1080/713823549.
  3. Kazanskiy, N.L. Simulation of DOE-aided focusing devices / N.L. Ka­zanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Optical Memory & Neural Networks. – 2000. – Vol. 9, Issue 3. – P. 191-200.
  4. Kazanskiy, N.L. Investigation of  Lighting Devices Based on Diffractive Optical Elements / N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer, A.V. Volkov // Optical Memory & Neural Networks. – 2000. – Vol. 9, Issue 4. – P. 301-312.
  5. Doskolovich, L.L. A gradient method for design of varied - depth binary diffraction grating / L.L. Doskolovich, S.I. Kharitonov, O.I. Petrova, V.A. Soifer // Optics and Lasers in Engineering. – 1998. – Vol. 29, Issues 4-5. – P. 249-259. ? DOI: 10.1016/S0143-8166(97)00113-9.
  6. Doskolovich, L.L. Design of lenses for the focusing into a line / L.L. Doskolovich, С. Bigliatti, S.I. Kharitonov, O.I. Petrova // Компьютерная оптика. – 2000. – Вып. 20. – C. 29-34.
  7. Безус, Е.А. Расчет дифракционных структур для фокусировки поверхностных электромагнитных волн / Е.А. Безус, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сойфер, С.И. Харитонов, М. Пицци, П. Перло // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 2. – C. 185-192.
  8. Голуб, М.А. Дифракционный расчет оптического элемента, фокусирующего в кольцо / М.А. Голуб, Н.Л. Казанский, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер, С.И. Харитонов // Автометрия. – 1987. – Вып. 6. - С. 8-15.
  9. Голуб, М.А. Оценка дифракционного размытия фокальной линии геометрооптических фокусаторов / М.А. Голуб, Н.Л. Казанский, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 1989. – Вып. 5. – С. 34-38.
  10. Голуб, М.А. Дифракционный расчет интенсивности поля вблизи фокальной линии фокусатора / М.А. Голуб, Н.Л. Казанский, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер, С.И. Харитонов // Оптика и спектроскопия. – 1989. – Т. 67, № 6. – С. 1387-1389.
  11. Голуб, М.А. Применение методов псевдогеометрической оптики для расчета полей от дифракционных оптических элементов / М.А. Голуб, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сойфер, С.И. Харитонов // Научное приборостроение. – 1993. – Т. 3, № 1. – С. 43-51.
  12. Kazanskiy, N.L. Application of a pseudogeometrical optical approach for calculation of the field formed by a focusator / N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Optics & Laser Technology. – 1996. – Vol. 28, Issue 4. – P. 297-300. – DOI: 10.1016/0030-3992(95)00103-4.
  13. Дмитриев, А.Ю. Асимптотический расчет светового поля, формируемого дифракционным оптическим элементом для фокусировки в линию / А.Ю. Дмитриев, Л.Л. Досколович, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 2. – 195-200.
  14. Харитонов, С.И. Асимптотические решения скалярного волнового уравнения / С.И. Харитонов, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. – 2003. – Вып. 25. – С. 49-53.
  15. Досколович, Л.Л. Асимптотические решения уравнения Гельмгольца для псевдопериодических структур / Л.Л. Досколович, С.И Харитонов, Н.Л. Казанский, Е.А. Тулупова, С.А. Скуратов // Компьютерная оптика. – 2005. – Вып. 27. – C. 50-55.
  16. Досколович, Л.Л. Асимптотические методы для решения задач дифракции на ДОЭ / Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, М.А. Моисеев, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2006. – Вып. 30. – С. 49-52.
  17. Guizal, B. Electromagnetic beam diffraction by a finite lamellar structure: an aperiodic coupled-wave method / B. Guizal, D. Barchiesi, D. Felbacq // Journal of the Optical Society of America A. – 2003. – Vol. 20, Issue 12. – P. 2274-2280. – DOI: 10.1364/JOSAA.20.002274.
  18. Häyrynen, T. Open-geometry Fourier modal method: modeling nanophotonic structures in infinite domains / T. Häyrynen, J.R. de Lasson, N. Gregersen // Journal of the Optical Society of America A. – 2016. – Vol. 33, Issue 7. – P. 1298-1306. – DOI: 10.1364/JOSAA.33.001298.
  19. Казанский, Н.Л. Компактная запись решений системы уравнений Максвелла в пространственно-частотном представлении / Н.Л. Казанский, М.Л. Каляев, С.И. Харитонов // Антенны. – 2007. – № 10. – С. 13-21.
  20. Харитонов, С.И. Асимптотический метод расчета поля от оптических элементов, обладающих зонной структурой / С.И. Харитонов, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, М.Л. Каляев // Компьютерная оптика. – 2007. – Т. 31, № 4. – C. 7-18.
  21. Досколович, Л.Л. Интегральные представления решений системы уравнений Максвелла для анизотропных сред / Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2010. – Т. 34, № 1. – С. 52-57.
  22. Досколович, Л.Л. Интегральные представления решений уравнений Максвелла в виде спектра поверхностных электромагнитных волн / Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 2. – С. 151-154.
  23. Досколович, Л.Л. Нелинейное предыскажение фазы для фокусировки в систему фокальных линий / Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сойфер, С.И. Харитонов // Научное приборостроение. – 1993. – Т. 3, № 1. – С. 24-37.
  24. Doskolovich, L.L. A method for estimating the DOE's energy efficiency / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, A.Ye. Tzaregorodzev // Optics and Laser Technology. – 1995. – Vol. 27, Issue 4. – P. 219-221. – DOI: 10.1016/0030-3992(95)93748-G.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20