ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Оптика и фотоника ДИФРАКЦИОННАЯ ОПТИКА Термины и определения

(ISO 15902:2004, Optics and photonics — Diffractive optics — Vocabulary, MOD)

Издание официальное

Москва Стандарт нформ 2019

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Научно-исследовательский институт физической оптики, оптики лазеров и информационных оптических систем Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С И. Вавилова» (ФГУП «НИИФО-ОЛИОС ВНЦ «ГОИ им. С И. Вавилова») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 296 «Оптика и фотоника»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерапьного агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 сентября 2019 г. № 817-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 15902:2004 «Оптика и фотоника. Дифракционная оптика. Словарь» (ISO 15902:2004 «Optics and photonics — Diffractive optics — Vocabulary», MOD) путем включения в текст стандарта дополнительных фраз и положений для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации и особенностей российской национальной стандартизации, выделенных курсивом, а также путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5 (подразделы 4.2 и 4.3).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6    Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО) не несет ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© ISO, 2004 — Все права сохраняются ©Стандартинформ, оформление, 2019

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

2.4.3 Дисперсионная способность

2.4.3.1    дисперсия дифракционных оптических элементов (dispersion of diffractive optical elements): Изменение угла дифракции из-за изменений длины волны.

2.4.3.2    эффективное число Аббе дифракционного оптического элемента    (effective    Abbe

number of diffractive optical element V_djfr): Отношение изначальной длины волны к изменению в длине волны на воздухе, определяемое как:

=    (ID

где X., —к₂— изменение в применимых длинах волн;

Х_;— применимая длина волны, исчисляемая значением /. нм.

Примечание — Эффективное число Аббе дифракционного оптического элемента на d-линии гелия определяется с помощью следующего уравнения:

Wd = MV-*c) = -3.⁴⁵3.    (12)

где X_d— длина волны d-линии гелия 587,56 нм,

Хр —длина волны F-линии водорода 486,13 нм; а^ч — длина волны С-линии водорода 656,27 нм

Значение _d является отрицательной постоянной

С другой стороны, эффективное число Аббе дифракционного оптического элемента на е-линии гелия определяется с помощью следующего уравнения

Кайф. _e = V<V-*C> = -3.333.    (13)

где Х_в — длина волны е-линии ртути 549,07 нм;

Хр.— длина волны F'-линии кадмия 479,99 нм;

Xq. — длина волны С'-линии кадмия 643,85 нм Значение У_{диф в} является отрицательной постоянной

2.4.3.3    эффективная частная дисперсия дифракционного оптического элемента (effective partial dispersion of diffractive optical element): Соотношение двух отличающихся значений длины волны, определяемое как:

% = (^i-^)/(^-?-4).    (14)

где X, — применимая длина волны, исчисляемая значением /, нм.

2.4    3 4 стандартная частная дисперсия дифракционных оптических элементов (standard partial dispersion of diffractive optical elements): Эффективная частная дисперсия дифракционных оптических элементов относительно линий F и С, которая определяется как:

Р_{диф а}. f =    -    V)    /    (Xf    -    Хс)    =    -0.2956,    (15)

где >._д — длина волны g-линии ртути 435.84 нм;

Хр —длина волны F-линии водорода 486,13 нм;

Xq — длина волны С-линии водорода 656.27 нм

2.4.4    Поляризация

2.4    4 1 ТЕ-поляризация (TE-polanzation); Поляризация падающей волны, вектор электрического поля которой находится перпендикулярно относительно К-вектора

Примечание — На рисунке 6 показана ТЕ-поляризация

2.4 4 2 ТМ-поляризация (TM-polanzation) Поляризация падающей волны, вектор магнитного поля которой находится перпендикулярно относительно К-вектора.

Примечание — На рисунке 7 показана ТМ-поляризация

Рисунок 7 — ТМ-поляризация 2.4 4 3 р-поляризация (p-polarization): Поляризация падающей волны, вектор электрического поля которой параллелен плоскости, включающей как К-вектор, так и вектор падающей волны к. Примечание — На рисунке 8 показана р-поляризация

2.4 4 4 s-поляризация (s-polarization): Поляризация падающей волны, вектор электрического поля которой перпендикулярен к плоскости, включающей как К-вектор, так и вектор падающей волны к.

Примечание — На рисунке 9 показана s-поляризация

2.5 Варианты применения

2.5.1    дифракционная линза (diffractive lens) Оптический элемент для сведения пучков лучей и увеличения расстояния между пучками лучей, исходящих от объекта, при помощи эффекта дифракции

2.5.2    дифракционная сила (diffractive power): Сила, которая в случае вращательно-симметричной поверхности. на которой находится квадратичная фазовая функция, определяется с помощью уравнения:

Оди_ф-(||Л^,я)1т[»(й)^,11²].    (16)

где т — целое число;

л — длина волны в воздухе, нм. h — высота над оптической осью. мм.

Ф</>) — фазовая функция дифракционной поверхности.

2 5 3 общая оптическая сила (total optical power): Сумма рефракционной силы и дифракционной силы поверхности, т е.:

где ⁰реф — рефракционная сила исходной рефракционной поверхности, м'¹; £>_ДИф — дифракционная сила дифракционной поверхности, м^-1.

2 5 4 мультифокальная линза (multifocal lens): Линза, у которой дифракционная эффективность в двух или более порядках примерно одинакова или сравнима и соотношение интенсивности порядков задано при расчете

2 5 5 рефракционная и дифракционная гибридная линза (refractive diffractive hybrid lens): Линза, полученная при сочетании рефракционной линзы и дифракционной линзы, или обычная рефракционная линза, на поверхности которой была создана дифракционная структура

Алфавитный указатель терминов на русском языке

амплитуда модуляции показателя преломления    2.3.3.8

БОЭ    2 2 10

вектор решетки    2.3.3.7

ГОЭ    227

дисперсия дифракционных оптических элементов    2 4 3.1

дисперсия дифракционных оптических элементов стандартная частная    2 4.3 4

дисперсия дифракционного оптического элемента эффективная частная    2 4 3 3

дифракция Брэгга    2.4.2.1

дифракция Рамана-Ната    2 4 2 2

ДОЭ    2.2.1

К-всктор    233.7

линза дифракционная    2 5.1

линза мультифокальная    2 5 4

линза рефракционная и дифракционная гибридная    2 5 5

оптика бинарная    2.1.2

оптика голограммная    2.1.3

оптика дифракционная    2.1.1

период    23 3 1

период локальный    2 3 3 2

пластинка Вуда зонная    2.3.3.11

пластинка зонная    2 3 3 9

пластинка интерференционная зонная    2.3.3.12

пластинка Френеля зонная    2 3 3.10

пластинка Френеля фазовая зонная    2.3 3.11

подложка дифракционного оптического элемента    2 3 1.1

порядок дифракции    2 4 1.2

профиль фазовый    2.3.2.1

решетка дифракционная    2 3 1.2

решетка дифракционная с «глубоким» рельефом    2.3 2.11

СГОЭ    2.2 9

сдвиг фазовый    2.3.2.7

сила дифракционная    2.5 2

сила общая оптическая    2 5 3

структура бинарная фазовая    2.3 2 8

структура многоуровневая фазовая    2 3 2 9

структура с линейно изменяющимся периодом    2.3.3 6

структура с несколькими порядками дифракции    2 3 2 12

структура субволновая    2 3 3 5

теория дифракции векторная    2 4 2 4

теория дифракции скалярная    2 4 2.3

угол дифракции    2 4.1.1

уравнение решетки    2.3.4 1

функция оптического пути разностная    2 3 4 3

функция передачи комплексная    2.3.4 4

функция фазовая    2.3 4 2

частота пространственная    2 3 3 3

частота пространственная локальная    2 3 3 4

число Аббе дифракционного оптического элемента эффективное    2 4 3 2

элемент бинарный оптический    2.2.10

элемент голограммный оптический    2.2.7

элемент дифракционный оптический    2 2.1

элемент дифракционный оптический активный    2 2 6

элемент дифракционный оптический амплитудный    2.2.2

элемент дифракционный оптический двумерный    2.3.2 4

элемент дифракционный оптический объемно-фазовый    2.3.2 6

элемент дифракционный оптический отражательный    2.2.5

элемент дифракционный оптический пропускающий    2 2 4

элемент дифракционный оптический рельефно-фазовый    2.3.2.2

элемент дифракционный оптический синтезированный    2 2 8

элемент дифракционный оптический с углом «блеска»    2 3.2.10

элемент дифракционный оптический трехмерный    2 3 2 5

элемент дифракционный оптический фазовый    2.2.3

элемент оптический голограммный синтезированный    2.2 9

эффективность дифракционная    2 4 13

р-лоляризация    2443

Q-фактор    2 32 3

s-поляризация    2 4 4 4

ТЕ-поляризация    24 4 1

ТМ-поляризация    2.4 4 2

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке

active diffractive optical element    2.2 6

amplitude diffractive optical element    2 2 2

amplitude of refractive index modulation    2.3.3.8

binary optical element    2 2.10

binary optics    2.1.2

binary phase structure    2 3 2 8

blazed diffractive optical element    2.3 2.10

80E    2 210

Bragg diffraction    2 4 2.1

CGH    2.2 8

CGHOE    229

chirped structure    2 3 3.6

complex transmission function    234 4

computer-generated diffractive optical element    2.2 8

computer-generated hologram    2 2 8

computer-generated hologram optical element    2 2 9

deep grating    2 3 2.11

diffraction angle    2 4 1.1

diffraction efficiency    2 4.1.3

diffraction order    2 4 1.2

diffractive lens    2 5.1

diffractive optical element    2.2.1

diffractive optics    2 1.1

diffractive power    2.5 2

dispersion of diffractive optical elements    2 4 3.1

DOE    221

effective Abbe number of diffractive optical element    2 4 3.2

effective partial dispersion of diffractive optical element    2 4 3.3

Fresnel zone plate    2.3 3.10

grating    2 3 1.2

grating equation    2.3.4 1

grating vector    2 3 3.7

HOE    2.2.7

holographic optical element    2 2 7

holographic optics    2.13

interferometric zone plate    2.3 3.12

K-vector    2    3 3.7

local period    2.3 3.2

local spatial frequency    2    3 3 4

multi-diffraction-order structure    2    3 2.12

multifocal lens    2.5 4

multi-level phase structure	2 32 9
optical path difference function	2343
period	233 1
phase diffractive optical element	223
phase Fresnel zone plate	233 11
phase function	2342
phase profile	232 1
phase step	2327
p-polarization	244 3
Q-factor	2323
Q-value	2323
Raman-Nath diffraction	24 2 2
Reflection diffractive optical element	225
refractive diffractive hybrid lens	255
scalar diffraction theory	2423
spatial frequency	2333
s-polarization	2444
stair step	2 32 7
standard partial dispersion of diffractive optical elements	2434
substrate for diffractive optical elements	2311
subwave length structure	2335
surface relief diffractive optical element	2322
TE-polarization	244 1
thick diffractive optical element	2325
thin diffractive optical element	2324
TM-polanzation	2442
total optical power	253
transmission diffractive optical element	224
vector diffraction theory	2424
volume phase diffractive optical element	2 32 6
Wood zone plate	233 11
zone plate	233 9

Приложение А (справочное)

Обозначения и единицы измерения

Таблица А. 1 — Обозначения и единицы измерения

Обозначение Термин Единицы измерения О Оптическая сила м-1 Дифракционная сила дифракционной поверхности м-1 °реф Рефракционная сила исходной рефракционной поверхности м-1 ^обш Суммарная оптическая сила поверхности м-1 Е Вектор напряженности электрического поля Vm-1 h Высота над оптической осью мм Н Вектор напряженности магнитного поля Ам"1 к, Волновой вектор падающего (/' - 1) или дифрагированного (/ = 2) луча мм-1 К К-вектор мм"1 К(х) К-вектор, определяемый как функция вектора положения х на дифракционной поверхности мм"1 к Волновое число мм"1 ± т Порядок дифракции 1 "со Средний показатель преломления решетки 1 ni Показатель преломления падающего (/' = 1) или исходящего (/ = 2) луча в пространстве 1 л(х) Показатель преломления решетки, определяемый в рамках функции вектора положения х на дифракционной поверхности 1 ДП Амплитуда модуляции показателя преломления 1 N Единичный вектор нормали к дифракционной поверхности 1 N, Единичный вектор по направлению падающего (/ = 1) или дифрагированного (/ = 2) луча 1 Эффективная частная дисперсия дифракционного оптического элемента 1 Рдиф. о. F Стандартная частная дисперсия дифракционного оптического элемента 1 Q Значение добротности 1 Т Толщина решетки мкм ^ДИФ Эффективное число Аббе дифракционного оптического элемента 1 Кайф, d Эффективное число Аббе дифракционного оптического элемента на d-линии гелия 1 Кайф, о Эффективное число Аббе дифракционного оптического элемента на е-линии ртути 1 X Вектор положения с координатой (х, у. г) на дифракционной поверхности мм «Б Угол Брэгга рад в, Угол падения (/=1) или дифракции (/ = 2) рад X Длина волны в воздухе нм ч Длина волны С-линии водорода (656,27 нм) нм _к_ Длина волны С'-линии кадмия (643,85 нм) нм

Окончание таблицы А1

Обозначение Термин Единицы измерения кб Длина волны d-линии гелия (587,56 нм) нм К Длина волны е-линии ртути (549,07 нм) нм '•F Длина волны F-линии водорода (486,13 нм) нм V Длина волны F'-линии кадмия (479,99 нм) нм _^а_ Длина волны g-линии ртути (435,84 нм) нм Применимая длина волны, исчисляемая значением i нм ДА Изменение длины волны нм л Период дифракционной решетки мкм Л(х) Период, определяемый в рамках функции вектора положения х на дифракционной поверхности мкм V Локальная пространственная частота мм"1 v(x) Локальная пространственная частота, определяемая в рамках функции вектора положения х на дифракционной поверхности мм"1 Ф(х) Фазовая функция 1 ЧКЛ) Фазовая функция дифракционной поверхности 1

Приложение ДА (справочное)

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой примененного в нем

международного стандарта

Таблица ДА 1

Структура настоящего стандарта Структура международного стандарта ISO 15902 2004 Разделы Подразделы Пункты Разделы Подразделы Пункты 2 — — 3 — — 2 22 2.29 — — — 2 22 2 2 10 3 3.2 329 Приложения А 2 — — ДА —

Примечание — Сопоставление структур стандартов приведено только для раздела 2 и приложений, так как другие структурные элементы (за исключением предисловия) идентичны_

УДК 001.4.535:006 354

Ключевые слова: дифракционная оптика, дифракционный оптический элемент, дифракция, поляризация. термины и определения

БЗ 11—2019/11

Редактор Л.В. Коретникова Технический редактор В Н Прусакова Корректор ИА Королева Компьютерная верстка ВО Асташина

Сдано в набор 03 10 2019 Подписано в печать 21.10 2019 Формат 60«84V_fl. Гарнитура Ариал

Уел. леч л. 2.32. Уч.-иад л. 1.86 Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» для комплектования Федерального информационного фонда

стандартов. 117418 Москва. Нахимовский пр-т, д 31. к. 2. wwwgosbnforu info@gostmfo ru

Содержание

1    Область применения....................................................................................................................................1

2    Термины и определения...............................................................................................................................1

2.1    Определение дифракционной оптики и ее разделов..........................................................................1

2.2    Дифракционные оптические элементы и их виды...............................................................................1

2.3    Конструкция дифракционных оптических элементов..........................................................................2

2.4    Свойства дифракционных оптических элементов...............................................................................5

2.5    Варианты применения...........................................................................................................................9

Алфавитный указатель терминов на русском языке..................................................................................10

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке.....................................................12

Приложение А (справочное) Обозначения и единицы измерения............................................................14

Приложение ДА (справочное) Сопоставление структуры настоящего стандарта

со структурой примененного в нем международного стандарта...................................16

Введение

Установленные настоящим стандартом термины расположены 8 систематизированном порядке, отражающем систему понятий в области дифракционной оптики.

Для кажцого понятия установлен один стандартизованный термин. Для стандартизованных терминов 2.2.1, 2.2.7. 2.2.9 и 2.2.10 приведены в качестве справочных их краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

Установленные определения допускается при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, относящиеся к определенному понятию. Изменения не должны нарушать объема и содержания понятий, определенных в настоящем стандарте.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткие формы, в том числе представленные аббревиатурой, и/или общепринятые условные обозначения — светлым.

ГОСТ P 58565—2019 (ИСО 15902:2004)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Оптика и фотоника ДИФРАКЦИОННАЯ ОПТИКА Термины и определения

Optics and photonics Diffractive optics Terms and definitions

Дата введения — 2020—09—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает основополагающие термины и определения в отношении дифракционной оптики и дифракционных оптических элементов для распространения волн в свободном пространстве. Цель настоящего стандарта — предоставление согласованной общей терминологии, которая уменьшит двусмысленность и непонимание и, тем самым, будет способствовать развитию сферы дифракционной оптики.

2    Термины и определения

2.1    Определение дифракционной оптики и ее разделов

2.1.1    дифракционная оптика (diffractive optics): Раздел оптики, посвященный изучению дифракции и созданию на этой основе дифракционных оптических элементов.

2.1.2    бинарная оптика (binary optics): Раздел дифракционной оптики, оптические компоненты которой обладают двумя значениями комплексного амплитудного коэффициента пропускания.

2.1.3    голограммная оптика (holographic optics): Раздел дифракционной оптики, в котором в качестве оптических элементов рассматривают, изучают и используют голограммы для преобразования фронта падающей волны в конкретный геометрический фронт.

2.2 Дифракционные оптические элементы и их виды

2.2.1    дифракционный оптический элемент; ДОЭ (diffractive optical element: DOE): Оптический элемент. осуществляющий преобразование проходящего (отраженного) оптического излучения в результате дифракции на его микроструктуре с постоянным или с изменяющимся по заданному закону периодом.

2.2.2    амплитудный дифракционный оптический элемент (amplitude diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, дифракционная микроструктура которого осуществляет амплитудную модуляцию проходящего (отраженного) через него оптического излучения.

2.2.3    фазовый дифракционный оптический элемент (phase diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, дифракционная микроструктура которого осуществляет фазовую модуляцию проходящего (отраженного) через него оптического излучения.

2.2.4    пропускающий дифракционный оптический элемент (transmission diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, осуществляющий преобразование падающего оптического излучения при его прохождении через этот элемент.

2 2.5 отражательный дифракционный оптический элемент (reflection diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, осуществляющий преобразование падающего оптического излучения при его отражении от этого элемента.

Издание официальное

2.2.6    активный дифракционный оптический элемент (active diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, дифракционные характеристики которого могут динамически изменяться.

2.2.7    голограммный оптический элемент; ГОЭ (holographic optical element; НОЕ): Дифракционный оптический элемент, изготавливаемый как методами интерференции световых волн, так и методами лазерной и электронной литографии.

2.2.8    синтезированный дифракционный оптический элемент (computer generated diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, выполненный в виде синтезированной голограммы (СО. спроектированный на компьютере и изготовленный под управлением компьютера.

Примечания

1    Синтезированная голограмма Гзлограммный транспарант, полученный моделированием голографического процесса с использованием вычислительной техники

2    Осевая синтезированная голограмма: Синтезированная голограмма, зквивалентная физической голограмме Габора

3    Внеосевая синтезированная голограмма Синтезированная голограмма, эквивалентная голограмме Пейта

4    Киноформ-голограмма Фазовая синтезированная голограмма с углом i блеск а»

5    Синтезированный дифракционный оптический элемент обычно изготавливают с использованием механического метода (с применением специального алмазного лезвийного инструмента), метода сфокусированного лазерного пучка или метода литографии, в том числе с использованием электронный и ионных технологий.

2.2 9 синтезированный голограммный оптический элемент; СГОЭ (computer generated hologram optical element; CGHOE): Гэлограммный оптический элемент, выполненный в виде синтезированной голограммы*.

2.2.10 бинарный оптический элемент; БОЭ (binary optical element: ВОЕ): Амплитудный и/или фазовый дифракционный оптический элемент с бинарной структурой поверхностного рельефа (см. 2.1.2).

2.3 Конструкция дифракционных оптических элементов

2.3.1    Общие сведения

2.3.1.1    подложка дифракционного оптического элемента (substrate for diffractive optical elements): Материальный носитель дифракционной микроструктуры.

Примечание — Микроструктура может быть выполнена (размещена) на поверхности подложки или в ее объеме.

2.3.1.2    дифракционная решетка (grating): Пространственная структура с постоянным или изменяющимся по заданному закону периодом полос (элементарных элементов).

2.3.2    Фазовая структура

2.3.2.1    фазовый профиль (phase profile): Фазовый сдвиг, в пределах каждого периода микроструктуры дифракционного оптического элемента, вносимый в проходящее через дифракционный оптический элемент или отраженное от него оптическое излучение.

Примечание — Фазовый сдвиг описывается заданным математическим выражением, в соответствии с которым изменяется пространственное распределение фазы падающего оптического излучения

2.3.2.2    рельефно-фазовый дифракционный оптический элемент (surface relief diffractive optical element): Оптический элемент, дифракционная эффективность и рабочий спектральный диапазон которого определяются дисперсионными свойствами материалов этого оптического элемента и геометрией рельефа.

Примечание — Рельеф может быть локализован внутри подложки или на ее поверхности

2.3.2.3    Q-фактор; Q (Q-factor; Q): Значение добротности, вычисляемое для периодической структуры с синусоидальным профилем показателя преломления по формуле

2 кХТ

ЛсрА²’

где —длина волны в воздухе, нм;

Т—толщина решетки, мкм;

п_ср — средний показатель преломления решетки;

л — период дифракционной решетки, мкм.

Термин добавлен в связи с широким практическим применением голограмм такого типа.

Примечание — Данное значение применяют для категорирования дифракционных оптических элементов по соотношению толщины слоя и периода микроструктуры дифракционного оптического элемента.

2.3.2    4 двумерный дифракционный оптический элемент (thin diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, формирующий не менее трех дифракционных порядков, при этом усредненный период дифракционной микроструктуры этого оптического элемента много больше толщины рабочего слоя.

Примечание — Для двумерного дифракционного оптического элемента с синусоидальным профилем показателя преломления это значение выражается как О < 1.

2 3 2 5 трехмерный дифракционный оптический элемент (thick diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент, формирующий преимущественно один дифракционный порядок (с выполнением условия Брэгга), при этом усредненный период дифракционной микроструктуры этого оптического элемента много меньше толщины рабочего слоя

Примечание — Для трехмерного дифракционного оптического элемента с синусоидальным профилем показателя преломления это значение выражается как О » 1.

2.3    2 6 объемно-фазовый дифракционный оптический элемент (volume phase diffractive optical element): Трехмерный дифракционный оптический элемент, дифракция в котором образуется за счет заданного пространственного распределения показателя преломления.

2.3.2.7 фазовый сдвиг (phase step) Заданный сдвиг фазы в бинарной фазовой структуре

2.3.2    8 бинарная фазовая структура (binary phase structure) Дискретная фазовая структура, которая имеет одну заданную (постоянную) разность фаз

2.3    2.9 многоуровневая фазовая структура (multi-level phase structure): Фазовая структура, которая имеет более двух фазовых уровней в пределах одного периода.

2.3.2    10 дифракционный оптический элемент с углом «блеска» (blazed diffractive optical element): Дифракционный оптический элемент с поверхностным рельефом, который может концентрировать энергию дифрагированного света в заданном порядке или порядках дифракции при помощи призматической структуры за один период.

2.3.2.11    дифракционная решетка с «глубоким» рельефом (deep grating): Решетка с поверхностным рельефом, фазовая глубина которого многократно превышает 2тт.

2.3.2.12    структура с несколькими порядками дифракции (multi-diffraction-order structure). Дифракционный оптический элемент, который содержит части, создающие различные порядки дифракции.

Примечание — Если части формируют концентрические зоны, данная структура, как правило, называется либо гармонической структурой Френеля, либо структурой надзоны

2.3.3    Периодическая структура

2.3.3.1 период Л (period Л): Самая короткая длительность повтора в периодической пространственной структуре дифракционного оптического элемента.

Примечание — Для решетки с поверхностным рельефом период Л показан на рисунке 1.

К—►

Рисунок 1 — Схематическое представление решетки с поверхностным рельефом

2.3.3.2    локальный период (local period): Локальное значение периода А(х), определяемое в рамках функции вектора положения х на дифракционной поверхности.

2.3.3.3    пространственная частота (spatial frequency) Число модуляций на единицу длины (т. е пропорционально обратной величине периода).

2.3.3.4    локальная пространственная частота v(x) (local spatial frequency v(x)]: Обратная величина локального периода, вычисляемая по формуле

где v(x) — локальная пространственная частота, определяемая в рамках функции вектора положения х на дифракционной поверхности, мм"¹;

Л(х) — период, определяемый в рамках функции вектора положения х на дифракционной поверхности. мкм.

2.3.3.5    субволновая структура (subwave length structure): Периодическая структура, значение периода которой меньше XJn, где п — это показатель преломления структуры.

Примечания

1    8 зависимости от угла падения субволновая структура может не создавать дифракционное оптическое излучение, кроме оптического излучения нулевого порядка В таком случае элемент не является дифракционным оптическим элементом

2    Часто используется название «решетка нулевого порядка», «поверхность с антиотражающей структурой» или «SWS».

2.3.3.6    структура с линейно изменяющимся периодом (chirped structure): Периодическая структура, период которой изменяется постепенно.

Примечание — Решетка, период которой изменяется постепенно, называется решеткой с линейно изменяющимся периодом

2.3.3.7    К-вектор, вектор решетки К (K-vector К): Вектор, абсолютное значение которого составляет 2kv. а направление является параллельным направлению периодичности решетки.

Примечания

1    К-вектор также называется вектором решетки

2    Для решетки с поверхностным рельефом К-вектор показан на рисунке 1

2.3.3.8    амплитуда модуляции показателя преломления An (amplitude of refractive index modulation An): В случае, когда распределение показателя преломления дифракционной структуры определено как:

л(х) = л_ср + АП COS (К X),

где л(х) — показатель преломления решетки, определяемый в рамках функции вектора положения х на дифракционной поверхности; п_ср — средний показатель преломления решетки;

К —К-вектор. мм"¹;

х — вектор положения с координатой (х. у. z) на дифракционной поверхности, мм.

2.3.3.9    зонная пластинка (zone plate): Дифракционный оптический элемент, который функционирует в качестве линзы и состоит из концентрических зон.

2.3.3.10    зонная пластинка Френеля (Fresnel zone plate): Дифракционный оптический элемент, состоящий из концентрических зон, которые варьируются по прозрачности и непрозрачности, а также в которых радиус каэдой зоны является пропорциональным квадратному корню номера этой зоны; при этом зона № 1 находится в самом центре, а номер каждой следующей зоны увеличивается на единицу.

Примечания

1    Существует два типа таких пластинок: зоны с нечетными номерами которых являются прозрачными, и зоны с нечетными номерами которых являются непрозрачными

2    Последний тип зонной пластинки Френеля показан на рисунке 2

Рисунок 2 — Схематическое представление зонной пластинки Френеля

2.3.3.11 фазовая зонная пластинка Френеля, зонная пластинка Вуда (phase Fresnel zone plate. Wood zone plate): Дифракционный оптический элемент, состоящий из концентрических зон. аналогичных зонной пластинке Френеля; при этом зоны варьируются не по прозрачности и непрозрачности, а с точки зрения влияния на фазу падающего оптического излучения, и располагаются в следующей последовательности: нулевые радианы — л радианы — нулевые радианы ит.д., или л радианы — нулевые радианы — л радианы и т. д.

Примечание — На рисунке 3 показано поперечное сечение зонной пластинки Френеля

ршгшллги-1ЛЛПЛЛШШ|

Рисунок 3 — Схематическое представление поперечного сечения фазовой зонной пластинки Френеля

2.3.3.12 интерференционная зонная пластинка (interferometric zone plate): Дифракционный оптический элемент, изготавливающийся на основе регистрации концентрического кругового интерференционного рисунка, который формируется с помощью двух интерферирующих пучков.

2.3.4    Конструкция дифракционных оптических элементов

2.3.4.1 уравнение решетки (grating equation): Уравнение, в котором какое-либо изменение в волновом числе выражается с помощью К-вектора решетки и порядка дифракции т («и. 2.4 2.1 и 2.4.2 2).

2.3.4    2 фазовая функция (phase function): Функция, которая в рамках определенного места на дифракционной поверхности выражает величину сдвига фазы, образовывающегося при прохождении луча через данное место на поверхности. Как правило, определяется для порядка дифракции т~ 1.

Примечание — Фазовая функция <р<х) обычно дается как «скалярный потенциал» К-вектора К(х). как. например. К(х) = -Vtfx).

2.3.4.3 разностная функция оптического пути (optical path difference function): Функция, которая в рамках определенного места на дифракционной поверхности выражает степень длины дополнительного оптического эквивалентного пути, образовывающегося при прохождении луча через данное место на поверхности. Как правило, определяется для порядка дифракции т = 1.

Примечание — Фазовая функция, умноженная на , является разностной функцией оптического пути

2я

2.3.4    4 комплексная функция передачи (complex transmission function): Функция, которая в рамках определенного места на дифракционной поверхности выражает комплексное значение амплитуды пропускания дифракционного оптического элемента.

2.4 Свойства дифракционных оптических элементов

2.4.1    Общие сведения

2.4.1.1    угол дифракции (diffraction angle): Угол между нормалью к поверхности дифракционного оптического элемента и направлением любого луча дифрагированного оптического излучения, получившегося в результате.

Примечание — При этом неправильно используется в качестве угла между направлением луча падающего оптического излучения относительно дифрагированного оптического элемента и направлением любого луча дифрагированного оптического излучения, получившегося в результате

2.4.1.2    порядок дифракции (diffraction order): Целое число т в правой части уравнения решетки (см.

2.4.2.1    или 2.4.2 2).

2.4.1.3    дифракционная эффективность (diffraction efficiency): Отношение энергии, дифрагированной в заданном порядке, к энергии падающего на дифракционный оптический элемент излучения.

2.4.2 Классификация дифракции

2.4.2.1    дифракция Брэгга (Bragg diffraction): Дифракция, которая происходит в толстых решетках. Примечания

1 Условие, при котором происходит дифракция Брэгга, или условие Брэгга, может выражаться при помощи элементов уравнения решетки, как:

к₂ - Л, = ±тК, т. е 2л_ср AsinO_B = tmk,

*, = (2ял_срД.)Л/,;

где т — порядок дифракции;

К — К-вектор. мм^-1;

п_ср — средний показатель преломления решетки,

«_Б ^— У^ол Брэгга, рад;

/. — длина волны в воздухе, нм 2 Схематический чертеж дифракции Брэгга показан на рисунке 4

Рисунок 4 — Схематический чертеж дифракции Брэгга

2.4.2.2    дифракция Рамана-Ната (Raman-Nath diffraction): Дифракция, которая происходит в тонких решетках.

Примечания

1    Условие, при котором происходит дифракция Рамана-Ната, может выражаться при помощи элементов уравнения решетки, как

Jfc-ЛГ-*,- N=imKN,    (7)

т. е как (n₂N₂N) - (г^Л/, N) = ±т\КЦ2к) N,    (8)

kj = (2ял/а)Л/,    (9)

где N — единичный вектор нормали к дифракционной поверхности.

К — K-вектор, мм"¹;

л, — показатель преломления падающего луча в пространстве;

п₂ — показатель преломления дифрагированного луча в пространстве,

Л/, — единичный вектор по направлению падающего луча,

N₂ — единичный вектор по направлению дифрагированного луча

Если к_у Ы\лК находятся на общей плоскости, то уравнение решетки приобретает следующий вид

A(n₂sm в₂ - n,sin в,) = т'к,    (10)

где Л — период дифракционной решетки, мкм, в, — угол падения, рад, й₂ — угол дифракции, рад

Как правило, такие уравнения называют «уравнениями хода лучей для дифракционных оптических элементов)» Если К = 0 или 1/Л = 0. то данные уравнения приобретают форму уравнений «закона Снеллиуса»

2    На рисунке 5 показано схематическое представление дифракции Рамана-Ната

2.4.2.3    скалярная теория дифракции (scalar diffraction theory): Теория дифракции, которая ислользу-ется для прогнозирования приблизительной эффективности дифракции, основываясь на уравнении Гельмгольца, в котором период значительно больше длины волны падающего оптического излучения.

2.4.2.4    векторная теория дифракции (vector diffraction theory): Строгая электромагнитная теория, которая используется для прогнозирования эффективности дифракции через решение уравнений Максвелла в числовом виде для периодической структуры.