Сравнительный анализ алгоритмов расчета оптических систем с использованием композитных голограммных оптических элементов
Дамир Маратович Ахметов1, 2, Эдуард Ринатович Муслимов1, Данила Юрьевич Харитонов1, 2, Илья Андреевич Гуськов1, 2, Надежда Константиновна Павлычева1, Айдар Рустемович Гильфанов1, 2, Александр Иванович Терентьев1
1 Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева — КАИ, Казань, Россия
2 АО «Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики», Казань, Россия
Композитный голограммный оптический элемент представляет собой голограмму, записанную сшивкой нескольких субапертур. Глубина модуляции показателя преломления, наклон полос и пространственная частота голограммы могут локально изменяться в каждой из субапертур для соответствия меняющимся условиям воспроизведения голограммы. В настоящей работе рассматривается реализация и анализ двух алгоритмов расчета дифракционной эффективности (ДЭ) в схемах с использованием голограммных оптических элементов. Первый алгоритм расчета основывается на последовательном разбиении голограммного элемента. Второй алгоритм расчета основывается на осреднении локально оптимизируемых параметров голограммы. Для реализации этих алгоритмов используется программная среда Zemax, с учетом необходимости использования считывания и изменения параметров структурной голограммы в цикле используется пользовательская библиотека dll. В качестве примера рассматривается оптическая схема спектрографа с высокой дисперсией для ближней ИК-области. Рабочий спектральный диапазон составляет 40 нм и центрирован относительно длины волны излучения стандартного лазерного источника 850 нм. Числовая апертура в пространстве предметов составляет 0,14. Схема работы оптической системы состоит из коллиматора, двух объемно-фазовых пропускающих голограммных решеток, камерного объектива и фотоприемника. В качестве коллимирующего объектива выбран двухлинзовый склеенный компонент с фокусным расстоянием 100 мм, ахроматизированный для рабочей спектральной области. В качестве камерного объектива используется объектив-триплет с фокусным расстоянием 100 мм. В качестве второй решетки предполагается использовать композитный голограммный оптический элемент. Его использование позволит компенсировать изменение угла падения по площадке решетки при ее установке в диспергированном пучке, и тем самым значительно повысить характеристики оптической системы.
Ключевые слова: голограммная дифракционная решетка, композитный голограммный элемент, дифракционная эффективность, ближний инфракрасный диапазон.
Цитирование: Ахметов, Д. М. Сравнительный анализ алгоритмов расчета оптических систем с использованием композитных голограммных оптических элементов / Д. М. Ахметов, Э. Р. Муслимов, Д. Ю. Харитонов, И. А. Гуськов, Н. К. Павлычева, А. Р. Гильфанов, А. И. Терентьев // XIX Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям : Тезисы докладов. — Барнаул: ИП Колмогоров И. А., 2022. — С. 126–131.