Технология изготовления дифракционных оптических элементов методом ПХТ…
5
элемента должно совпадать с направлением на максимум требуемого
порядка от всей решетки;
• направление на спектр нулевого порядка от всей решетки долж-
но совпадать с направлением минимума при дифракции на отдельном
преломляющем элементе.
Для анализа первого условия запишем уравнение дифракционной
решетки
(sin sin )
,
d
n
α + β = λ
(1)
где
d
— период дифракционной решетки;
α
— угол падения;
β
—
угол требуемого порядка дифракции;
n
— номер порядка;
λ
— длина
волны.
Порядок дифракции разрабатываемого ДОЭ определяется габа-
ритными ограничениями, накладываемыми на конструкцию оптиче-
ской системы. Оптимальным с энергетической точки зрения является
вариант с работой в первом порядке дифракции. Однако в этом слу-
чае требуемый период дифракционной решетки
0, 7
d
≈
мкм. Изго-
товление маски с таким малым периодом в настоящее время техниче-
ски невозможно без применения методов нанотехнологии или ис-
пользования явления поверхностных плазмонов. Поэтому в качестве
рабочего для разрабатываемого ДОЭ был принят второй порядок ди-
фракции.
Рассмотрим падение луча на центральную дифракционную ре-
шетку ДОЭ (см. рис. 3). В этом случае
β
= 0 (перпендикулярность к
рабочей плоскости ДОЭ требуемого направления на дифракционный
максимум). Для работы на втором порядке дифракции (
n
= 2) форму-
ла (1) примет вид
sin 2 .
d
α = λ
(2)
Формула (2) задает однозначную взаимосвязь между требуемым
углом падения
α
и периодом
d
дифракционной решетки. Так, для
α
=
= 30° при длине световой волны
λ
= 0,65 мкм
d
= 2,6 мкм.
Продолжая анализировать первое условие для концентрации
энергии эшелеттом, установим закономерности формирования излу-
чения нулевого порядка от отдельного преломляющего элемента.
Очевидно, что в данном случае излучение будет дифрагировано на
фазовой решетке с прямоугольным профилем (рис. 5,
а
).
Относительная интенсивность излучения
I
0
для нулевого порядка
дифракции при
λ
= 0,65 мкм в этом случае имеет следующий вид [8]:
2
2
2
0
(1 ) cos ( 1)
,
H
I
n
⎡
⎤
= − ε
π − + ε
⎢
⎥
λ
⎣
⎦
(3)
