НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ “ИНФОРМАЦИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ”.
И. В. Минин, О. В. Минин
ДИФРАКЦИОННАЯ КВАЗИОПТИКА
Москва 1992
УДК
537.533.3Изложены физические принципы построения, систематизированы и обобщены основные вопросы расчета и проектирования светосильких фокусирующих элементов дифракционной квазиоптики
, преобраэущш падающий на них волновой фронт в заданный в результате дифракции излучения на их структуре. Рассмотрены интерактивная система для проведения вычислительных экспериментов с дифракционными элементами; информативные свойства светосильной зонной пластины Френеля; методы построения дифракционных элементов для фокусировки излучения в произвольную трехмерную область; некоторые области применения элементов дифракционной оптики и квазиоптики от рентгеновского до сверхвысокочастотного диапазонов длин воли, а также в акустике и физике высоких плотностей энергии.Книга может быть полезна для физиков и научно-технических работников, эанимающихся разработкой и применением фокусирующих элементов в различных спектральных диапазонах, а также для аспирантов и студентов вузов соответствующих специальностей
.Редактор А.М. Яганшина
Технический редактор Т.А. Киршина Корректоры: И.Ю, Кучеева, И.В. Панфилова, Г.Н. Приходько, Л.Н.Фастовская
Подписано в печать
31.03.92 Формат 60х90/16Печ. л.
11,25 Уч.-изд. л. 11,6 Изд. № 9424
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.............
............... зГлава
I. Интерактивная система для проведения вычислительных экспериментов с дифракционными элементами ........ ........ 51.1. Метода вычисления дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа . . 6
1.2. Асимптотики дифракционного интеграла ...... ....... 11
1.3. Расчет аксиально-симметричных дифракционных элементов в параксиальном приближении .................... . 13
1.4. Вычисление дифракционного интеграла в зоне Фраунгофера ... 16
1.5. Геометрическое моделирование дифракционных элементов 21
1.6. Интегрированная система автоматизации проектирования элементов дифракционной квазиоптики .......... ......... 23
1.6.1. Рабочая станция математического моделирования ..... . 24
1.6.2. Рабочая станция интерактивного документирования результатов ........ 28
1.6.3. Рабочая, станция интерактивного проектирования ...... 28
Глава
2. Информативные свойства светосильной зонной пластины Френеля ......................... ........ 302.1. Фокусирующие и частотные свойства зонной пластины Френеля .30
•2.2. Информативные свойства зонной пластины .......... . 36
2.2.1. Одиночный точечный источник излучения . ......... 37
2.2.2. Система точечных когерентных излучателей ..... .... 45
2.3. Двухкомпонентный дифракционный объектив ...... ....... 48
2.4. Дифракционные антенны СВЧ-диапазона .......... .... 53
2.5. Эффективность дифракционных объективов ...... ...... 54
Глава
3. Принципы построения элементов дифракционной квазиоптики . 583.1. Метод синтеза дифракционного элемента ........... .. 58
3.2. Выделение гармоник когерентного излучения ........ ... 65
3.3. Управление частотными свойствами плоских дифракционных элементов ............................ .. 68
3.4. Элементы дифракционной квазиоптики, выполненные на поверхностях вращения второго порядка ................ . 69
3.4.1. Однокомпонентный объектив ............... . 73
3.4.2. Двухкомпонентный "параболический" дифракционный объектив 74
3.4.3. Инвариантные свойства элементов дифракционной квазиоптики 75
3.4.4. Коррекция аберраций заданного порядка выбором профиля поверхности дифракционного элемента ............ 84
3.5. Поляризационные дифракционные элементы ... 86
3.6. Дифракционные элементы без осевой симметрии . 88
3.7. Дифракционные элементы в нерасчетных режимах 94
3.8. Метод построения дифракционных элементов для фокусировки излучения в произвольную фокальную линию .. 96
3.8.1. Принцип построения дифракционных элементов для пространственной фокусировки излучения .. 98
3.8.2. Частотные и формирующие свойства ЭДИПФ .. 103
3.8.3. Численное моделирование фокусировки излучения в коническую область 105
Глава
4. Альтернативные методы синтеза дифракционных элементов 1074.1. Синтез дифракционных элементов, создающих плоскую фокальную линию с требуемым распределением интенсивности в ней .. 107
4.2. Дифракционный анализ поля при фокусировке излучения в плоскую кривую ........................ 117
4.3. Физические ограничения возможностей фокусаторов и их связь с другими дифракционными элементами .......... 120
4.4. Дифракционные элементы для анализа поперечных мод излучения . 123
4.5. Логарифмические аксиконы
........... 127Глава
5. Некоторые области применения элементов дифракционной оптики и квазиоптики . 1335.1. Рентгеновская дифракционная оптика . 133
5.2. Дифракционные элементы в видимом и ИК-диапазонах . 136
5.3. Элементы дифракционной квазиоптики в СВЧ-диапазоне и акустике 137
5.3.1. Дифракционные фокусирующие элементы для диагностики плазмы 141
5.3.2. Моделирование оптических планарных дифракционных элементов в СВЧ-диапазоне 144
5.4. Фокусировка ударных волн в заданную область пространства элементом дифракционной квазиоптики 149
5.4.1. Постановка задачи ....... 150
5.4.2. Построение дифракционного элемента 152
5.4.3. Результаты вычислительного эксперимента 153
5.5. Элементы дифракционной оптики в физике высоких плотностей энергии 162
Список литературы
............ 167Список литературы – 192 наименования.