Многофокусная спектральная дифракционная линза
Досколович Л.Л., Безус Е.А., Казанский Н.Л.

Институт систем обработки изображений РАН - филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва, Самара, Россия

Аннотация:
Предложен метод расчёта спектральной многофокусной дифракционной линзы, формирующей заданный набор фокусов с фиксированными положениями при нескольких различных длинах волн. Метод основан на минимизации функции, представляющей квадрат модуля разности между комплексными амплитудами пучков, формируемых микрорельефом спектральной линзы для заданных длин волн, и функциями комплексного пропускания многофокусных линз, рассчитанных для указанных длин волн. В качестве примера были рассчитаны зонные пластинки, формирующие три фиксированных фокуса при трёх и четырёх длинах волн. Полученные результаты могут найти применение при разработке и создании новых многофокусных контактных и интраокулярных линз с уменьшенными хроматическими аберрациями.

Ключевые слова:
многофокусная линза, дифракционная линза, зонная пластинка, дифракционная оптика.

Цитирование:
Досколович, Л.Л. Многофокусная спектральная дифракционная линза / Л.Л. Досколович, Е.А. Безус, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 2. – С. 219-226. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-219-226.

Литература:

  1. Soifer, V.A. Iterative methods for diffractive optical elements computation / V.A. Soifer, V.V. Kotlyar, L.L. Doskolovich. – London, Bristol: Taylor & Francis, 1997. – 244 p. – ISBN: 0-7484-0634-4.
  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. Golub, M.A. Laser beam splitting by diffractive optics / M.A. Golub // Optics and Photonics News. – 2004. – Vol. 15, Issue 2. – P. 36-41. – DOI: 10.1364/OPN.15.2.000036.
  4. Ravikumar, S. Chromatic aberration and polychromatic image quality with diffractive multifocal intraocular lenses / S. Ravikumar, A. Bradley, L.N. Thibos // Journal of Cataract and Refractive Surgery. – 2014. – Vol. 40, Issue 7. – P. 1192-1204. – DOI: 10.1016/j.jcrs.2013.11.035.
  5. Gatinel, D. Design and qualification of a diffractive trifocal optical profile for intraocular lenses / D. Gatinel, C. Pagnoulle, Y. Houbrechts, L. Gobin // Journal of Cataract and Refractive Surgery. – 2011. – Vol. 37, Issue 11. – P. 2060-2067. – DOI: 10.1016/j.jcrs.2011.05.047.
  6. Akondi, V. Temporal multiplexing to simulate multifocal intraocular lenses: theoretical considerations / V. Akondi, C. Dorronsoro, E. Gambra, S. Marcos // Biomedical Optics Express. – 2017. – Vol. 8, Issue 7. – P. 3410-3425. – DOI: 10.1364/BOE.8.003410.
  7. Lane, S.S. Multifocal intraocular lenses / S.S. Lane, M. Morris, L. Nordan, M. Packer, N. Tarantino, R.B. Wallace 3rd // Ophthalmology Clinics of North America. – 2006. – Vol. 19, Issue 1. – P. 89-105. – DOI: 10.1016/j.ohc.2005.09.002.
  8. Valle, P.J. Visual axial PSF of diffractive trifocal lenses / P.J. Valle, J.E. Oti, V.F. Canales, M.P. Cagigal // Optics Express. – 2005. – Vol. 13, Issue 7. – P. 2782-2792. – DOI: 10.1364/OPEX.13.002782.
  9. Osipov, V. Application of nanoimprinting technique for fabrication of trifocal diffractive lens with sine-like radial profile / V. Osipov, L.L. Doskolovich, E.A. Bezus, T. Drew, K. Zhou, K. Sawalha, G. Swadener, J.S.W. Wolffsohn // Journal of Biomedical Optics. – 2015. – Vol. 20, Issue 2. – 025008. – DOI: 10.1117/1.JBO.20.2.025008.
  10. Hinze, U. Additive manufacturing of a trifocal diffractive-refractive lens / U. Hinze, A. El-Tamer, L.L. Doskolovich, E.A. Bezus, S. Reiß, H. Stolz, R.F. Guthoff, O. Stachs, B. Chichkov // Optics Communications. – 2016. – Vol. 372. – P. 235-240. – DOI: 10.1016/j.optcom.2016.04.029.
  11. Kohnen, T. First implantation of a diffractive quadrafocal (trifocal) intraocular lens / T. Kohnen // Journal of Cataract and Refractive Surgery. – 2015. – Vol. 41, Issue 10. – P. 2330-2332. – DOI: 10.1016/j.jcrs.2015.11.012.
  12. Dammann, H. Color separation gratings / H. Dammann // Applied Optics. – 1978. – Vol. 17, Issue 15. – P. 2273-2279. – DOI: 10.1364/AO.17.002273.
  13. Dong, B.-Z. Diffractive phase elements that implement wavelength demultiplexing and spatial annular focusing simultaneously / B.-Z. Dong, G.-Z. Yang, B.-Y. Gu, G.-Q. Zhang // Journal of the Optical Society of America A. – 1997. – Vol. 14, Issue 1. – P. 44-48. – DOI: 10.1364/JOSAA.14.000044.
  14. Dong, B.-Z. Design and fabrication of a diffractive phase element for wavelength demultiplexing and spatial focusing simultaneously / B.-Z. Dong, G.-Q. Zhang, G.-Z. Yang, B.-Y. Gu, S.-H. Zheng, D.-H. Li, Y.-S. Chen, X.-M. Cui, M.-L. Chen, H.-D. Liu // Applied Optics. – 1996. – Vol. 35, Issue 35. – P. 6859-6864. – DOI: 10.1364/AO.35.006859.
  15. Bengtsson, J. Kinoforms designed to produce different fan-out patterns for two wavelengths / J. Bengtsson // Applied Optics. – 1998. – Vol. 37, Issue 11. – P. 2011-2020. – DOI: 10.1364/AO.37.002011.
  16. Doskolovich, L.L. Design of DOEs for wavelength demultiplexing and spatial focusing / L.L. Doskolovich, P.M. Repetto // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. – 2000. – Vol. 2, Issue 5. – P. 488-493. – DOI: 10.1088/1464-4258/2/5/323.
  17. Methods for computer design of diffractive optical elements / L.L. Doskolovich, D.L. Golovashkin, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.S. Pavelyev, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, V.S. Solovyev, G.V. Uspleniev, A.V. Volkov; ed. by V.A. Soifer. – New York: Wiley, 2002. – 784 pp. – ISBN: 978-0-471-09533-0.
  18. Doskolovich, L.L. Design and investigation of color separation diffraction gratings / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.N. Khonina, R.V. Skidanov, N. Heikkilä, S. Siitonen, J. Turunen // Applied Optics. – 2007. – Vol. 46, Issue 15. – P. 2825-2830. – DOI: 10.1364/AO.46.002825.
  19. Sweeney, D.W. Harmonic diffractive lenses / D.W. Sweeney, G.E. Sommargren // Applied Optics. – 1995. – Vol. 34, Issue 14. – P. 2469-2475. – DOI: 10.1364/AO.34.002469.
  20. Хонина, С.Н. Анализ фокусировки гармонической дифракционной линзой с учётом дисперсии показателя преломления / С.Н. Хонина, С.Г. Волотовский, А.В. Устинов, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 3. – С. 338-347. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-338-347.
  21. Грейсух, Г.И. Подавление спектральной селективности двухслойных рельефно-фазовых дифракционных структур / Г.И. Грейсух, Е.А. Безус, Д.А. Быков, Е.Г. Ежов, С.А. Степанов // Оптика и спектроскопия. – 2009. – Т. 106, № 4. – С. 692-697.
  22. Gurenko, V.M. Laser writing system CLWS-300/C-M for microstructure synthesis on axisymmetric 3D surfaces / V.M. Gurenko, L.B. Kastorsky, V.P. Kiryanov, A.V. Kiryanov, S.A. Kokarev, V.M. Vedernikov, A.G. Verkhogliad // Proceedings of SPIE. – 2002. – Vol. 4900. – P. 320-325. – DOI: 10.1117/12.484573.

© 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