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并列多焦点二元光学透镜
口汤猛上海理工大学理学院
目前,光存储技术的发展对光盘的读出/写入速度提
出了更高的要求,如果能在光头的焦平面上形成两个并
列的焦点,则可以同时进行两路通道的读取/写入,速度
可以提高一倍。两个焦点间的间距要求尽量小,以提高记
录密度。目前的多焦点透镜及透镜阵列的研究结果,可以
在焦平面上形成多个焦点,也有在光轴上形成多个焦点
的;但这些焦点的间距都较大,不适合作为光头实现并行
读写。而本文则采用切割并拼接波带片的方式,用单块二
元光学透镜将平行单色光聚焦成个或个并列焦点,
这种焦点排列情况最适合兼容现有光盘系统。这种透镜
也可用于光学互连、精密光直写和精密加工等领域。
一
、的透过率函数
用二元光学方法制作的菲涅尔波带片可以看
作是最简单的全息透镜。如图波带片成像光路,设
处于平面,半径为,焦平面为,焦点记作
,。考察上某点。,。,,记该点到
的距离为从图不同对应的光强分布中可见由向过渡。
其中各曲线对应的分别为:
√一一
:;:.;:.;:.单位
则的透过率函数可表示为:
其中有两个结果最为理想:当. 时,归
当五【. ::一一化光强如图焦点成像,形成了个光强相同的并
‘⋯列焦点,焦点位置分别为;土. 焦点之间的最
, 兰【.且五小光强为.。对应的焦平面光强等高线图如图焦
生成的如图。点光强图,记此透镜为。当. 时,其
有多个焦点,对最常用的处的焦点,的成光强分布如图焦点成像,处光强为.,焦点
像特性与普通的凸透镜完全相同,仅有衍射效率的差别, 位置为±.,对应的焦平面光强等高线图如图
故可以看作是用二元光学技术制作的全息透镜。相对焦点光强图,记此透镜为。
于普通透镜,最大的优点就在于可以很容易地进行切割三、讨论
和拼接,而制造难度基本与