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题名高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计
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作者
黄战华
高懿冰
伍圆军
潘成
芦畅泰
张尹馨
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机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室
天津大学四川创新研究院
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出处
《应用光学》
CAS
北大核心
2024年第1期54-62,78,共10页
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文摘
随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐晕现象也导致视场(field of view,FOV)边缘处光学效率低、照度不均匀,这对AR光学系统设计造成了挑战。为了解决上述问题,该文基于增加计算得到的非球面场镜,设计了一种照度均匀性高、边缘视场光学效率较高的衍射光栅波导准直投影镜头。对场镜理论进行详细分析,从而确定焦距区间,最终求解其面型参数,设计出照度相对均匀的镜头。设计的新型准直投影镜头对角线FOV为41.2°,F#为1.87,调制传递函数在125 lp/mm处大于0.5。仿真结果表明,系统照度均匀性相对提高了14%,边缘FOV的光学效率相对提高了15%,具有良好的成像性能,该镜头可应用于超小型AR衍射光栅波导头戴显示系统中。
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关键词
准直投影镜头
光学效率
衍射光栅波导
光学设计
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Keywords
collimating lens
optical efficiency
diffraction grating waveguide
optical design
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分类号
TN202
[电子电信—物理电子学]
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题名取样光栅的设计及衍射行为研究
被引量：12
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作者
刘全
吴建宏
李朝明
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机构
苏州大学信息光学工程研究所
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出处
《激光技术》
CAS
CSCD
北大核心
2005年第4期398-400,422,共4页
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基金
国家八六三高技术发展计划资助项目(2003AA804923)
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文摘
设计了用于惯性约束核聚变系统的取样光栅。利用光全息学的基本原理,设计了记录全息取样光栅掩模的消像差光学系统,并使用光学设计软件ZEMAX分析了它的像差;还利用严格耦合波理论对取样光栅的衍射效率问题进行了深入的研究。研究发现,在占宽比和槽深这两个光栅结构参量中,槽深的变化对衍射效率更敏感。这些都为取样光栅的实际制作提供了有意义的结果。
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关键词
衍射光学
取样光栅
光学设计
衍射效率
严格耦合波理论
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Keywords
diffractive optics ；beam sampling grating；optical design ；diffraction efficiency
rigorous coupled-wave theory
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分类号
O436.1
[机械工程—光学工程]
O438.1
[机械工程—光学工程]
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题名利用严格模式理论分析光栅透镜的衍射特性
被引量：4
- 3
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作者
唐雄贵
高福华
高峰
张怡霄
杜惊雷
郭永康
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机构
四川大学物理科学与技术学院
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2005年第6期881-884,共4页
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基金
国家自然科学基金(10376019)资助课题
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文摘
光栅透镜因其独特的光学性能而具有广泛的应用.根据光栅透镜的线宽和间距微小渐变的特点,建立了光栅透镜的物理模型,并利用严格模式理论对其衍射特性进行分析.该方法物理概念清晰、公式简洁.对光栅透镜实现谐波分离、聚焦功能时的衍射效率与槽深关系的计算结果表明,其计算速度快、数值计算结果准确可靠.并对加工误差的影响进行了模拟计算,说明了在当前的微细加工的工艺水平条件下,能够制作出满足ICF系统要求的光栅透镜.实验上制作了尺寸为100mm的大面积光栅透镜,其衍射效率的实验测试结果与理论计算结果一致.
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关键词
衍射光学
严格模式理论
光栅透镜
光束取样
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Keywords
diffractive optics
Rigorous modal theory
grating lenses
beam sampling
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分类号
O436.1
[机械工程—光学工程]
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题名棱镜-光栅-棱镜型光谱成像系统光学设计
被引量：12
- 4
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作者
吴从均
颜昌翔
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机构
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部
中国科学院研究生院
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出处
《应用光学》
CAS
CSCD
北大核心
2012年第1期37-43,共7页
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文摘
为实现成像光谱仪系统的直视性和小型化特点,设计一种棱镜-光栅-棱镜(PGP)结合式元件,作为分光系统的成像光谱仪光学系统装置。系统主要包括PGP分光原件、准直系统、成像系统和接收系统。光栅采用体全息相位光栅,可以获得很高的衍射效率,准直和成像镜采用对称式结构,可以有效地消垂轴像差。根据实际指标探测器像元尺寸为20μm×20μm,像元数为512×512,采用双像元合并方法,光谱通道数为148个,狭缝大小为10.2mm×10.2mm,波段在400nm～800nm,物方数值孔径为0.15。分析了PGP光谱成像系统的原理、特点,对参数关系和体全息相位型光栅的衍射效率进行了详细的讨论。分析结果表明:PGP元件在整个光谱范围内理论衍射效率大于0.6,采用ZEMAX软件进行优化设计,得到系统的平均光谱分辨率优于3nm,在截止频率处平均传递数大于0.7,系统总长90mm。
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关键词
PGP
体全息相位光栅
成像光谱仪
衍射效率
光学设计
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Keywords
PGP
volume hologram bragg diffraction grating
imaging spectrometer
diffraction efficiency
optical design
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分类号
O433
[机械工程—光学工程]
TH703
[机械工程—精密仪器及机械]
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题名表面等离子体无掩膜干涉光刻系统的数值分析(英文)
被引量：5
- 5
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作者
董启明
郭小伟
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机构
电子科技大学光电信息学院
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第5期558-564,共7页
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基金
The National Natural Science Foundation of China(No.60906052)
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文摘
表面等离子体激元具有近场增强效应,可以代替光子作为曝光源形成纳米级特征尺寸的图像.本文数值分析了棱镜辅助表面等离子体干涉系统的参量空间,并给出了计算原理和方法.结果表明,适当地选择高折射率棱镜、低银层厚度、入射波长和光刻胶折射率,可以获得高曝光度、高对比度的干涉图像.入射波长为431nm时,选择40nm厚的银层,曝光深度可达200nm,条纹周期为110nm.数值分析结果为实验的安排提供了理论支持.
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关键词
干涉光刻
表面等离子体激元
克莱舒曼结构
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Keywords
Interference lithography
Surface plasmon plortiton
Kretschmann structureCLCN: TN305.7 Document Code:A Article ID:1004-4213(2012)05-0558-70 IntroductionThere is a growing interest in exploring new nanolithography techniques with high efficiency,low cost and large-area fabrication to fabricate nanoscale devices for nanotechnology applications.Conventional photolithography has remained a useful microfabrication technology because of its ease of repetition and suitability for large-area fabrication[1].The diffraction limit,however,restricts the fabrication scale of photolithography[2].Potential solutions that have actually been pursued require increasingly shorter illumination wavelengths for replicating smaller structures.It is becoming more difficult and complicated to use the short optical wavelengths to reach the desired feature sizes.Other methods such as electron beam lithography[3],ion beam lithography[4],scanning probe lithography[5],nanoimprint lithography(NIL)[6],and evanescent near-field optical lithography(ENFOL)[7] have been developed in order to achieve nanometer-scale features.As we know,the former three techniques need scanning and accordingly are highly inefficient.In NIL,the leveling of the imprint template and the substrate during the printing process,which determines the uniformity of the imprint result,is a challenging issue of this method.ENFOL have the potential to produce subwavelength structures with high efficiency,but it encounters the fact that the evanescent field decays rapidly through the aperture,thus attenuating the transmission intensity at the exit plane and limiting the exposure distance to the scale of a few tens of nanometers from the mask.In recent years,the use of surface-plasmon polaritons(SPPs) instead of photons as an exposure source was rapidly developed to fabricate nanoscale structures.SPPs are characterized by its near field enhancement so that SPP-based lithography can greatly extend exposure depth and improve pattern contrast.grating-assisted SPP interference,such as SPP resonant interference nanolithography[8] and SPP-assisted interference nanolithography[9],achieved a sub-100nm interference pattern.The techniques,however,are necessary to fabricate a metal grating with a very fine period and only suitable for small-area interference.To avoid the fabrication of the metal grating,a prism-based SPP maskless interference lithography was proposed in 2006,which promises good lithography performance.The approach offers potential to achieve sub-65nm and even sub-32nm feature sizes.However,the structure parameters are always not ideal in a real system.One wants to know how much influence the parameter variations have on the pattern resolution and what variations of the parameters are allowed to obtain an effective interference.Thus,it is necessary to explore the parameter spaces.1 SPP maskless interference lithography systemThe SPP maskless interference lithography system is shown in Fig.1.A p-polarized laser is divided into two beams by a grating splitter,and then goes into the prism-based multilayer system.Under a given condition,the metal film can exhibit collective electron oscillations known as SPPs which are charge density waves that are characterized by intense electromagnetic fields confined to the metallic surface.If the metal layer Fig.1 Schematic for SPP maskless interference lithography systemis sufficiently thin,plasma waves at both metal interfaces are coupled,resulting in symmetric and antisymmetric SPPs.When the thickness h of metal film,dielectric constant ε1,ε2,ε3 of medium above,inside,below the metal film are specified,the coupling equation is shown as followstanh(S2h)(ε1ε3S22+ε22S1S3)+(ε1ε2S2S3+ε2ε3S1S2)=0
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分类号
TN305.7
[电子电信—物理电子学]
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