Устройство для фокусировки оптического излучения в отрезок прямой (его варианты) Советский патент 1987 года по МПК G02B5/10 G02B27/44 

го

e

-R

де G - параметр гауссового распределения интенсивности фокусируемого пучка, в котором интенсивность излучения на расстоянии т от центра пучка

J-2

пропорциональна ехр(- pj) ;

I(t) - функция, описывающая распределение интенсивности сфокусированного излучения и удовлетворяющая условию

X - ---iS r

l(t)

-1

cosS

-COSCi +

+V; sinoi, X -X, - длина отрезка, в которой происходит фокусировка.

2. Устройство для фокусировки оптического излучения в отрезок прямой, выполненное в виде фазового оптического элемента, отличающее- с я тем, что, с целью улучщения качества фокусировки путем формирования заданного непрерывного распределения интенсивности монохроматического излучения при работе на отражение и при наклонном падении фокусируемого пучка, оптический элемент выполнен в виде фазовой отражающей зонной пластинки, форма и рельеф зон которой описываются выражением

„.„ „. YO,,,

(P(

де Z(U,V) - высота рельефа в точке (U,V) оптического элемента;

U,V - координаты точки элемента в системе координат с осью Ои, направленной противоположно проекции падающего луча, и началом в центре элемента, расположенного в области ;

Q - угол падения фокусируемого пучка на оптический элемент, т.е. угол между падающим лучом и нормалью к плоскости оптического элемента;

R - радиус фокусируемого пучка;

f - фокусное расстояние элемента;

y,+fsin0, cosO

-sinu:i+Vcoso(i

U +fsinB . „

n-sinoi+V, cosoi;

cosQ

.,V. (,2) ex:, х(П координаты концов проекции отрезка, в которой происходит фокусировка, на плоскость оптического элемента; угол поворота отрезка, в который производится фокусировка, относительно проекции оси Ои на фокальную плоскость, перпендикулярную отраженному лучу; функция, определяемая соотношением

r

t

2 йбЧ1-ехр(- ))

erf

-R

J

I Р2

i - параметр гауссового распределения интенсивности фокусируемого пучка, в которой интенсивность излучения на расстоянии г от центра пучка пропорJ--2

циональна ехр(- pj);

l(t) - функция, описывающая распределение интенсивности сфокусированного излучения и удовлетворяющая условию

Хг

Jr(t)

U; +f sins

Х; к-cosui,+

cos9

+V sinai, , ,- длина отрезка, в который происходит фокусировка;

Д - длина волны падающего излучения.

3. Устройство для фокусировки оптического излучения в отрезок прямой, выполненное в виде фазового оптичес (

кого элемента, отличающее- с я тем, что, с целью улучшения качества фокусировки путем формировани заданного непрерывного распределения интенсивности излучения при работе на прохождение и при наклонном падении фокусируемого пучка, выполнен в виде прозрачной фазовой пластинки, толщина которой определяется выражением

yie2|i0iYi Yo(,,u,,3g

2f UcosScosc + Veinoi1

X

I

q)c)(p де Z(U,V)

U,V

1

9 ncosQ -COS0

-толщина элемента в точке (U,V);

-координаты точки элемента в системе координат

с осью Ои, направленной противоположно проекции падающего луча, и началом в центре элемента, расположенного в области и cos20+V2 R2; угол падения фокусируемого пучка на оптический элемент, т.е. угол между падающим лучом и нормалью к плоскости оптического элемента; радиус фокусируемого пучка; фокусное расстояние элемента;

U.+fsinQ . ,, ,

- -- -sinoi.+V.cosiSii

° cos 9

Ui+fsin0 . ---0--sinot+V2Coso6;

,V (,2) - координаты концов проекции отрезка, в который производится фокусировка, на плоскость оптического элемента;

(si - угол поворота отрезка, в который производится фокусировка, относительно проекции оси Ои на фокальную плоскость, перпендикулярную падающему лучу; функция, определяемая соотношением

X

(1-ехр(- |)) J I(t)dt

«

f,

J

-u -/2u2

o параметр гауссового распределения интенсивности фокусируемого пучка, в котором интенсивность излучения на расстоянии г от центра пучка пропорциогнальна ехр(-

функция, описывающая распределение интенсивности сфокусированного излучения и удовлетворяющая условию

noi, ,

Х:

U;+fsin0

cos 8

COSCi+

n 8 длина отрезка, в который происходит фокусировка;

показатель преломления вещества элемента; угол, определяемый из

sin0

уравнения . sinO

4. Устройство для фокусировки оптического излучения в отрезок прямой выполненное в виде фазового оптического элемента, отличающее- с я тем, что, с целью улучшения качества фокусировки путем формирова- н.ия заданного непрерывного распределения интенсивности монохроматического излучения при работе на прохождение и при наклонном падении фокусируемого пучка, оптический элемент выполнен в виде прозрачной фазовой зонной пластинки, толщина зон которой определяется выражением

Хо 2f f

lJcoS0C050i4V5in0

i

z(u,v)

1

i since- (Vcosc -Ucos

x(pd(p

де Z(U,V) U,V

X

ncos9-cos9

толщина профиля элемента в точке (U,V); координаты точки элемента в системе координат с осью Ои, направленной противоположно проекции падающего луча, и началом в центре элемента, расположенного в области ; Э - угол падения фокусируемого пучка на оптический элемент, т.е. угол между падающим лучом и нормалью к плоскости оптического элемента;

R - радиус фокусируемого пучка;

f - фокусное расстояние элемента;

U,+fsin0 . Y s not+V, со8й

U2+fsin0 .

U ,V; (,2) - координаты концов проекции отрезка, в которьш производится фокусировка, на плоскость оптического элемента; - угол поворота отрезка,, в который производится фокусировка, относительно проекции оси Ои на фокальную плоскость, перпендикулярную падающему лучу; Х() - функция, определяемая соотношением

2lTG2(1-exp(- |g)) J I(t)dt

j

-R

u 2G

G - параметр гауссового распределения интенсивно :;ти фокусируемого пучка, в котором интенсивность излучения на расстоянии г от центра пучка проJ-2

порциональна ехр(- г-);

l(t) - функция, описывающая распределение интенсивности сфокусированного излучения и удовлетворяющая условию 4 j I(t)

U;+fsin9

, - длина отрезка, в который происходит фокусировка;

Х - длина волны падающего излучения; п - Показатель преломления ве щества элемента; 9 - угол, определяемый из уравнения sin0

1. Устройство для фокусировки оптического излучения в отрезок прямой, выполненное в виде фазового оптического элемента, о т л и ч а rout е е с я тем, что, с целью улучшения качества фокусировки путем формирования заданного непрерывного распределения интенсивности излучения при работе на отражение и при наклонном падении фокусируемого пучка, оптический элемент выполнен в виде кривого зеркала, форма поверхности которого описывается выражением 2(u,v) У- 4---- - -(Vcos-UcosQsinoi,j 2f 4f2f и cosQcosoCt VsintA x(«d(n--T, S cos9 где Z(U,V) - высота зеркала в точке (U,V) оптического элемента; координаты точки элемента в системе координат U.V у осью Ои, направленной противоположно проекции падающего луча, и началом в центре элемента, расположенного в области 1Я ,cos29+v2cR2 ; 6 - угол падения фокусируемого пучка на оптический элемент, т.е. угол между падаюпщм лучом и нормалью к плоскости оптического элемента; R - радиус фокусируемого пучка; f - фокусное расстояние элемента; (О sin( cos 9 Ug+fsinQ YO -sinc(,+V, с о Six -sinu6+V coSfti; где U;,V (,2) координаты концов проекции отрезка, в который производится фокусировка, на плоскость оптического элемента; с - угол поворота отрезка, в который производится фокусировка относительно проекции оси OU на фокальную плоскость, перпендикулярную отраженному лучу; функция, определяемая соотношением X f СО о. со СО ог О (l-exp(- 25))J I(t)3t

1

Изобретение относится к .области создания сложных оптических элементов, служащих для преобразования волновых фронтов оптического излучения и может быть использовано, в частности, в установках, предназначенных для обработки различного рода изделий пучками сконцентрированного излучения

Цель изобретения - улучшение качества фокусировки путем формирования заданного непрерывного распределения интенсивности излучения, в том числе монохроматического, при работе на отражение или на прохождение и при наклонном падении фокусируемого пучка.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, работающее на отражение

(по пп. 1 и 2 формулы изобретения); на фиг. 2 - геометрия распределения оптического элемента; на фиг. 3 - предлагаемое устройство, работающее на прохождение (по пп. 3 и 4 формулы изобретения); на фиг. 4 - стечение фазового зонного отражающего элемента (по п. 2 формулы изобретения); на фиг. 5 - сечение фазового зонного

элемента, работающего на прохождение

(по п. 4 формулы изобретен я) ; на фиг. 6 и 7 - амплитудные мг.ски, в которых плотность почернения пропорциональна высоте рельефа.

В устройстве, выполненном по первому варианту, оптический элемент 1 выполнен в виде кривого зеркала, форма поверхности которого описывается выражением

xsinoC- 2f

U2cos 9 +V2

4f 2f 1 Uco50coso6-t-Y5iTio6

Z(U,V) 1 - P---- - ||(Vcosc -Ucosex

lS06-t-Y5lT106 ,

1 «).

где Z(U,V) - высота зеркальной поверхности в точке (U,V) оптического элемента 1; U,V - координаты точки элемента 1 в системе координат с осью Ои, направленной противоположно проекции падающего луча 2, и началом в центре элемента (элемент расположен в области U2cos20+V2iR2); 6 - угол падения фокусируемого пучка 2 на оптичесI(t) fO

262

функция, описывающая распределение интенсивности сфокусированного излучения и удовлетворяющая условию

Xi

jl(t).

X:

y; +fsin6 cosS

cosoi+V, sinoi.

где X -X - длина отрезка 3, в кото- 15рый происходит фокусировка.

При использовании монохроматического, излучения (второй вариант) оптический элемент 1 выполнен в виде фазовой кий элемент 1, т.е. угол 20 отражающей зонной пластинки, форма между падающим пучком 2 рельеф зон которой описывается вы- и нормалью к плоскости ражением

.lYf Y5

оптического элемента;

R - радиус фокусируемого пучка 2;

f - фокусное расстояние элемента 1;

,, U,+f, sin0 . ,

о cos 8sin«i+V,coso6;

U;,V (,2) - координаты концов проекции отрезка 3, в который производится фокусировка на плоскость оптического элемента 1;

об - угол поворота отрезка 3, в который производится фокусировка, относительно проекции оси Ои на фокальную плоскость 4, перпендикулярную отраженному лучу; X(f) - функция, определяемая соотношением

X

Z(U,V)

25

sin)- j j

II 2ff

Uco99co6(ii,- Vsin9

(Vcosec-tJcos8

lila Sre30

где Z(U,V) - высота рельефа в (U,V) оптического элемента 1 ; A - длина волны падающего

излучения 2.

Функция X(F) определяется уравнением (1)

Выражение в фигурных скобках Aj

здесь и далее означает дробную часть А.

В устройстве, выполненном по третьему варианту, оптический элемент 5 выполнен в виде прозрачной фазовой пластинки, работающей на прохождение, толщина которой определяется выражением

45 z(u.v)-{ Hi2|pn - |a(veos,.-ucose.

35

40

sinв.- т

Llco39cos i.+ Vsinot i

1

ncosQ cosS

50

2V04l-exp(- ))J I(t)dt-R

U 2G

erf

(1)

55

где Z(U,V) - толщина элемента 5 в

точке (U,V); п - показатель преломления

вещества элемента; б - угол, определяемый из

sine

уравнения ----г п. sinS

б - параметр гауссова распределения интенсивности фокусируемого пучка 2, в котором

интенсивность излучения на расстоянии г от центра пучка пропорциональна

J-2

ехр(- );

I(t)

262

функция, описывающая распределение интенсивности сфокусированного излучения и удовлетворяющая условию

Xi

jl(t).

X:

y; +fsin6 cosS

cosoi+V, sinoi.

.lYf Y5

Z(U,V)

sin)- j j

II 2ff

Uco99co6(ii,- Vsin9

(Vcosec-tJcos8

где Z(U,V) - высота рельефа в (U,V) оптического элемента 1 ; A - длина волны падающего

излучения 2.

Функция X(F) определяется уравнением (1)

Выражение в фигурных скобках Aj

здесь и далее означает дробную часть А.

В устройстве, выполненном по третьему варианту, оптический элемент 5 выполнен в виде прозрачной фазовой пластинки, работающей на прохождение, толщина которой определяется выражением

45 z(u.v)-{ Hi2|pn - |a(veos,.-ucose.

т

Llco39cos i.+ Vsinot i

1

ncosQ cosS

где Z(U,V) - толщина элемента 5 в

точке (U,V); п - показатель преломления

вещества элемента; б - угол, определяемый из

sine

уравнения ----г п. sinS

И, наконец, в четвертом варианте устройство выполнено в виде прозрачной фазовой зонной пластинки 5, работающей на прохождение, толщина зон которой определяется выражением

Z(u,v)- L lcos f-ir. |4Vcos«.-Ucos9 1 UcosScosottVsinti

sinoi.)- ,T,41«, т

I«)

псозЭ -cos9

где Z(U,V) - толщина профиля элемента 5 в точке (U,V).

. Устройство, выполненное по первому варианту, работает следующим образом. ° падающего на фокусатор излучения 2

Оптический фазовьш элемент 1 пре- ™ области оптического элемента 1 позИспользование (3) позволяет доказать, что в случае фок: сировки излучения в отрезок прямой прообразом точки этой прямой при отображении (3) является отрезок прямой в плоскости оптического элемента, перпендикулярный L. Задание интенсивности сфокусированного излучения на фокальной прямой и распределении интенсивности

воляет однозначно определитьпрообраз каждой точки прямой L, аследовательно, найти функции X(U,V)и Y(U,V), t5 а значит., и производные

воляет однозначно определитьпрообраз каждой точки прямой L, аследовательно, найти функции X(U,V)и Y(U,V) t5 а значит., и производные

х(

f

q u(u,v)

образует волновой фронт падающего на него излучения 2 в другой фронт, обеспечивающий требуемый процесс фокусировки. Для преобразования излучения, эйконал которого равен Ф(li,V,Z), в излучение с эйконалом Ф (U,V,Z) может быть использована, например, зеркальная поверхность, уравнение которой

Ф(U,V,Z)-Ф,(U,V,Z)coпst. (2)

На фиг. 1 изображено расположение отражательного элемента 1 относительно падающего излучения 2 и фокального отрезка 3. Излучение большинства мощных источников, используемых в настоящее время, имеет плоский волновой фронт. Тем самым является известным эйконал Oo(U,V,Z) падающего на элемент излучения 2. Для решения задачи фокусировки теперь достаточно определить эйконал излучения, 0(U,V,Z), фокусирующегося в отрезок 3 с заданным распределением интенсивности. При использовании оптических элементов, 35 является функцией только переменнойU. глубина рельефа которых невелика, до- Функция X(U), определяющая отобра25

,,(о,„)Л1ЦЛЬУ

Интегрируя эти соотношения, можно определить функцию СС ,и,У) в области фокусатора 1. Считая, что прямая L параллельна оси OU, легко получаем, что

cf(u,v) cf/u,v)- Y::Y|Vyi

I

X(U,V)dV+const,

30

поскольку

Y(U,V)Yo const, X(U,V)X(U)

жение (3) , может быть ргайдена из уравнений

статочно, как показанониже, определить значения эйконалаФ,(U,V,Z) в плоскости элемента приZ 0, q (U,V) Ф,(U,V,Z).

Определим эйконал cf (U,V) излучения, все лучи которого проходят через отрезок 3 прямой L, лежащей в фокальжение (3) , может быть ргайдена из урав нений

40

I(U,V)cJUdV j l(t)cLt

R

JRJdu j

R ,,

l(U,V)cJV,

(4)

l(U,V) описывает ра.спределение

ной плоскости 4 на расстоянии от интенсивности падающего на фокусатор

излучения, а X, и Х - координаты концов отрезка 3.

В случае гауссова распределения

центра элемента, который будем считать расположенным в плоскости . Задание функции ф(U,V) в плоскости фокусирующего элемента 1 (фокусатора) ,, определяет отображение области фокусатора фокальную плоскость 4 по формулам

X(U,V)U+fC|),(U,V)(3)

Y(U,V)V+f(f,(U,V)

Фокальная плоскость параллельна плоскости фокусатора и излучение падает на оптический элемент под прямым углом.

интенсивности в падающем пучке 2

1J2 -Vf2

l(U,V)Cexp (- -2бГ-)

и уравнение для функцик: X(U) может гг быть записано в виде (1).

Эйконал ((11,7) определен с точностью до аддитивной константы и мы может выбрать эту константу таким образом, чтобы Ц (0,0) 0. Тогда

падающего на фокусатор излучения 2

Использование (3) позволяет доказать, что в случае фок: сировки излучения в отрезок прямой прообразом точки этой прямой при отображении (3) является отрезок прямой в плоскости оптического элемента, перпендикулярный L. Задание интенсивности сфокусированного излучения на фокальной прямой и распределении интенсивности

™ области оптического элемента 1 позволяет однозначно определитьпрообраз каждой точки прямой L, аследовательно, найти функции X(U,V)и Y(U,V), а значит., и производные

х(

f

q u(u,v)

является функцией только переменнойU Функция X(U), определяющая отобра

,,(о,„)Л1ЦЛЬУ

Интегрируя эти соотношения, можно определить функцию СС ,и,У) в области фокусатора 1. Считая, что прямая L параллельна оси OU, легко получаем, что

cf(u,v) cf/u,v)- Y::Y|Vyi

является функцией тол Функция X(U), опре

I

X(U,V)dV+const,

35 является ф Функция

30

поскольку

функцией только п я X(U), определяю

Y(U,V)Yo const, X(U,V)X(U)

является функцией только переменнойU. Функция X(U), определяющая отображение (3) , может быть ргайдена из уравнений

0

I(U,V)cJUdV j l(t)cLt

R

JRJdu j

R ,,

l(U,V)cJV,

(4)

l(U,V) описывает ра.спределение

нсивности падающего на фокусато

интенсивности в падающем пучке 2

1J2 -Vf2

l(U,V)Cexp (- -2бГ-)

и уравнение для функцик: X(U) может быть записано в виде (1).

Эйконал ((11,7) определен с точностью до аддитивной константы и мы может выбрать эту константу таким образом, чтобы Ц (0,0) 0. Тогда

.V):

и2+у2 2у„

+

fjxCfWrВыражение (5) получено в случае, когда фокальньй отрезок нараллелен оси Ои. Если отрезок прямой L составляет угол с с осью Ои, выражение для эйконала принимает вид

IT2 +V2 Y

Cfg(U,V)- - ---+i(VcosoC-Usin ji) +

Все варианты выполнения устройства для фокусировки излучения в отрезок прямой основаны на выражении (7) для эйконала излучения, фокусирующегося в отрезок, и различаются способами преобразования излучения с эйко налом

1

2f Ucoso6+ Vsino

Ш

Ф в излучение с эйконалом (7).

x(pd

(6)

Формула (6) получена для случая, когда излучение 2 падает на элемент 1 под прямым углом.- Пусть теперь падающее на элемент излучение составляет угол 0 с осью OZ. Падающий луч расположен в плоскости

Ось OZ вы20

При использовании монохроматического излучения (второй вариант) форма фазовой зонной отражающей пластины определяется из следующих соображений Поскольку эйконал монохроматического }5 излучения с длиной волны Л определен с точностью до величины, кратных / , изменение константы С в (8) на величину, кратную Ti , не изменяет поля отраженного излучения. Таким образом, зеркальная поверхность, форма которой описывается выражением брана в плоскости QZ}и составляет угол Э с осью OZ. Ось OU ортогональна оси OZ (фиг.2). В плоскости

,тс формирует отраженное поле, полностью

оптическое излучение, фокусирующееся о

„ „ „ аналогичное зеркальной поверхнос- в отрезок прямой 3 в фокальной плос-. „I .. „ ,п /тт T7 ти (8). Это позволяет использовать кости 4 Z f, имеет эйконал (f,.( ,V )

ТТ гта тгм:гл7Г тл т.тзтлиг t.xr TJ т Т ттттсь / г ( f

определяемый формулой (6). Значение эйконала в плоскости может быть определено с помощью уравнения эйко- 30 нала /ЛФ,, причем V Ф, {sin6. О, cos Sj в системе OUVZ, а

Cf (U,V) %(Ucos6,V)-UsinQ. Эйконал Ф((U,V,Z) вблизи плоскости представляется теперь в виде

Z(U,V)

lycos8.,V 1

2cose

, (9)

35

для фокусировки монохроматического излучения в отрезок прямой с заданным распределением интенсивности отражательную зонную пластинку, рельеф которой описывается формулой (9). Максимальная глубина такой зонной пластинки составляет fj /2cos6.

Для решения задачи преобразования эйконала оптического излучения могут быть использованы устройств а, работающие на прохождение. Прозрачная пластинка, толщина которой в точке (U,V) есть h(U,V), изменяет эйконал падающего на нее под углом 9 излуче- . ния на величину h(U,V)(псозб -cos6) (с точностью до несущественной константы) .

Ф (U,V,Z)f (U,V)+ Zcos9 Cfo(Ucos0,V) -Usin9+Zcosб.(7)

Эйконал падающего под углом б из- лучения равен

Фо(и,V,Z)-UsinQ-ZcosS.

Таким образом, уравнение зеркальной поверхности, преобразующей эйко- нал Фg(U,V,Z) в эйконал Ф,(U,V,Z) и решающей задачу фокусировки, принимает вид

q (Ucos&,V)-Usin0+Zcos0+Usine+

+Zcos9 C

Отсюда получаем уравнение зеркальной поверхности

z(u v)- ) 4-С-

u,v; ,д 2cos9

2cos6

(8)

Формула (8) определяет форму гладкого зеркала для фокусировки излучения в отрезок прямой с заданным рас

39608

пределением интенсивности сфокусированного излучения.

Все варианты выполнения устройства для фокусировки излучения в отрезок прямой основаны на выражении (7) для эйконала излучения, фокусирующегося в отрезок, и различаются способами преобразования излучения с эйко налом

Ф в излучение с эйконалом (7).

При использовании монохромати кого излучения (второй вариант) фазовой зонной отражающей пласти определяется из следующих сообра Поскольку эйконал монохроматичес излучения с длиной волны Л опред с точностью до величины, кратных изменение константы С в (8) на в чину, кратную Ti , не изменяет пол раженного излучения. Таким образ зеркальная поверхность, форма ко описывается выражением

(6)

яет онал Z

20

}5

При использовании монохроматичесо излучения (второй вариант) форма овой зонной отражающей пластины еделяется из следующих соображений кольку эйконал монохроматического учения с длиной волны Л определен очностью до величины, кратных / , енение константы С в (8) на велиу, кратную Ti , не изменяет поля отенного излучения. Таким образом, кальная поверхность, форма которой сывается выражением

Z(U,V)

lycos8.,V 1

2cose

, (9)

ти (8). Это позволяет использовать )

ТТ гта тгм:гл7Г тл т.тзтлиг t.xr TJ т Т ттттсь / г ( f

30

и

35

0

50

55

для фокусировки монохроматического излучения в отрезок прямой с заданным распределением интенсивности отражательную зонную пластинку, рельеф которой описывается формулой (9). Максимальная глубина такой зонной пластинки составляет fj /2cos6.

Для решения задачи преобразования эйконала оптического излучения могут быть использованы устройств а, работающие на прохождение. Прозрачная пластинка, толщина которой в точке (U,V) есть h(U,V), изменяет эйконал падающего на нее под углом 9 излуче- . ния на величину h(U,V)(псозб -cos6) (с точностью до несущественной константы) .

Таким образом, для получения излучения, эйконал которого описывается (7), достаточно использовать пластину (третий вариант), толщина которой с точностью до константы определяется выражением

z(u,v) (10)

ncosS -cosD

На фиг. 3 схематически показано расположение оптического элемента 5, работающего на прохождение, относительно падающего излучения 2 и фокального отрезка 3.

Используя возможность определения эйконала монохроматического излучения

с точностью до аддитивной постоянной, кратной Л , можно для такого же преобразования использовать зонную фазовую пластинку (четвертый вариант), работающую на прохождение, толщина которой с точностью до константы определяется выражением

z(u,v)

I А ncosQ -cos8

(11)

Фиг. 4 иллюстрирует строение зонных оптических элементов, работающих на отражение (по п. 2 формулы изобретения), а фиг. 5 на прохождение (по п. 4 формулы изобретения). На фиг.4 и 5 схематически представлены сечения этих элементов, демонстрирующие характер их профилей, описываемых выражениями (9) и (11).

Оптические фазовые элементы предлагаемой формы, решающие задачу фокусировки излучения в отрезок прямой, могут быть изготовлены различными существующими в настоящее время техно- логическими методами (например, механическими, фотолитографическими, ионного травления, методами создания намывного рельефа). Следует отметить что при изготовлении этих оптических элементов необходимо обеспечивать высокую точность, что требует применения самой современной техники, особенно при использовании механических способов изготовления.

В качестве примера устройства для фокусировки оптического излучения

в отрезок прямой были расчитаны и изготовлены методом намывного рельефа зеркальные фазовые зонные пластинки, фокусирующие пучок излучения СО -лазера ( 10,6 мкм) радиусом 1-2 см в отрезок длиной 1-4 см на рассстоя- нии от 20 до 40 см при различных углах G падения.

На фиг. 6 и 7 изображены амплитудные маски оптических элементов, фокусирующих излучение в отрезок прямой с различными распределениями сфокусированного излучения, а также соответствующие этим элементам отрезки, получаемые в результате фокусировки. Величина почернения пропорциональна высоте рельефа зеркальной поверхнос- ти (по п. 2 формулы изобретения) либо толщине оптического элемента, работающего на прохождение (по п. 4 формулы изобретения).

Отметим, что предположение о гауссовом распределении интенсивности излучения в падающем пучке

ТТ2 +U2

I(U,V)Cexp(- 2gr )

не является принципиальным. Аналогичные оптические элементы могут быть созданы и при произвольном распределении l(U,V). Для этого достаточно определять функции Х() и:з уравнения (4) , В частности при постоянной интенсивности I(U,V)const решение может быть получено формально

при 00 .

сриг.1

2

и

cpcjff.Z

Фиг. З

Фиё.4 /f

fjcas 9 r552

Фи.г.6ФагЛ

Составитель ;5, Кравченко Редактор А.Ревин Техред Ji.Сордюкова Ксрректор П.Король

Заказ 1306/46 Тираж 522Подписное

ВНИИПИ Го с уд э.р с ТВ ем ко г о комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Я{-.; 5 , Раушская наб . , д.

Производственно-полиграфическое предприятие, г.УжгороД; ул .Проек ная,, 4