автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование и экспериментальные исследования каустик световых полей, дифрагированных на обобщенных зонных пластинках

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РГБ ОД

• • _ — . . г ]

• J ; 1 I ' ПАЛЬЧИКОВА Ирина Георгиевна

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАУСТИК СВЕТОВЫХ ПОЛЕЙ, ДИФРАГИРОВАННЫХ PIA ОБОБЩЁННЫХ ЗОННЫХ ПЛАСТИНКАХ

Специальность 05.13.16 «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Новосибирск 2000

Работа выполнена на кафедре Квантовой электроники НГУ и в Институте автоматики и электрометрии СО РАН.

Научный консультант Доктор физико-математических наук,

Чл - корр. РАН, профессор С.Г. Раутиан

Официальные оппоненты

Доктор технических наук Ю.В. Чугуй

Доктор физико-математических наук, профессор Е.И. Биченков

Доктор физико-математических наук М.П. Федорук

Ведущая организация Аэрокосмический университет, Самара.

Защита диссертации состоится 20 июля 2000 г., в 1500 часов в аудитории 317а на заседании совета Д063.98.01 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора наук по специальности 05.13.16 при Новосибирском государственном университете по адресу: 630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного университета.

Автореферат разослан 20 июня 2000 года.

Учёный секретарь Диссертационного Совета канд.тех.наук

Вз УЗ, ¥с О з оннь<-е г\Азе.тин

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность темы

За последние два десятилетия на стыке таких научных дисциплин, как голография, вычислительная и физическая оптика, оптическая и микроэлектронная технология, сложилось новое научное направление, связанное с созданием и внедрением в оптическое приборостроение новой элементной базы - дифракционных оптических элементов (ДОЭ). ДОЭ обладают особыми дисперсионными свойствами и позволяют осуществлять более широкий класс преобразований волновых фронтов и изображений по сравнению с классическими рефракционными и отражательными оптическими элементами.

Использование ДОЭ оказывается полезным, прежде всего в тех областях оптического приборостроения, контрольно-измерительной и вычислительной техники, техники связи, бытовой техники, где возможности традиционной оптики и оптической технологии в значительной степени исчерпаны.

Успешное применение новой элементной базы невозможно без развития теории и методов расчёта, систематического изучения оптических свойств ДОЭ, создания математического и программного обеспечения для расчёта и математического моделирования оптических систем с ДОЭ, а также создания компьютеризованных технологий изготовления ДОЭ.

Актуальность настоящей работы обусловлена необходимостью создания эффективно работающих ДОЭ, что потребовало проведения углублённого анализа каустик световых полей, изучения их свойств в дальней и ближней зонах дифракции, а также выделения класса ДОЭ - обобщённых зонных пластинок, фокусирующих излучение в каустики специального вида.

В диссертации обобщены результаты научно-исследовательских работ, выполненных в 1983 - 1999 годов. В течение 1983 - 1993 годов работы выполнялись при личном участии автора в коллективе лаборатории Лазерных технологий НА и Э СО РАН. Дифракционные элементы изготавливались сотрудниками лаборатории. В течение 1994 - 1999 годов работы выполнялись как под научным руководством, так и при личном участии автора в Новосибирском государственном университете и в лаборатории Лазерной графики ИА и Э СО РАН.

1.2. Связь с государственными программами и НИР

Работа по теме диссертации выполнялась в соответствие с планами комплексных научно-исследовательских работ Института автоматики и электрометрии СО РАН по темам: "Разработка и исследование новых функциональных систем и элементов когерентной и нелинейной оптики",

гос. per. № 810839026, гос. per. №80039444; "Разработка фундаментальных проблем создания и совершенствования элементной базы квантовой электроники и перспективной оптики", гос. per. № 01.86.0058729; "Развитие лазерных технологий и соответствующего оборудования субмикронной точности; разработка нетрадиционных элементов фотоники и высокопрецизионных оптикоэлектронных измерительных систем для научных исследований и машиностроения", гос. per. № 01.9.20 000194; "Физико-технические основы 2-D и 3-D лазерных технологий (новые материалы и элементы для лазерных технологий; сверхразрешение; технологии оптической памяти, синтеза объёмных моделей и изображений, микро- и наноструктурированис материалов). Развитие на их основе базовых лазерных технологий производства новых элементов, приборов и систем двойного применения", гос. per. № 01. 9. 60 013066. В течение 1983 - 1993 годов практическая реализация дифракционно-оптических систем и элементов выполнялись на уникальном лазерном фотопостроителе ИАиЭ СОР АН совместно с сотрудниками лаборатории Лазерных технологий ИА и Э СОР АН. Работа выполнялась также в соответствии с планами работ по докторантуте НГУ (Решение Учёного совета Новосибирского государственного университета №178 от 25 ноября 1998 г.).

1.3. Цели исследований

Цели исследований включают систематизацию и сравнительный анализ оптических свойств обобщённых зонных пластинок (ОЗП); исследование способов управления каустикой с помощью ОЗП; создание теоретических и практических предпосылок для эффективного применения ОЗП в оптическом приборостроении путём разработки методов анализа и синтеза оптических систем с ОЗП.

Для осуществления целей предусматривается решение задач, связанных с созданием и развитием методов расчёта; с оптимизацией характеристик ОЗП, позволяющих видоизменять каустику как с учётом требований и особенностей оптических систем, в которых они используются, так и с учётом особенностей оборудования, на котором они изготавливаются; с математическим моделированием процесса преобразования световых полей; с развитием принципов построения новых оптических систем, включающих эти элементы, а также с экспериментальным исследованием физических особенностей распределения световых полей, дифрагированных на этих элементах.

1.4. Методы исследований

В работе использованы методы информатики, геометрической и волновой оптики, скалярной теории дифракции, проективной геометрии, применены и развиты методы математического моделирования с помощью персональных ЭВМ. Результаты теоретических расчётов и моделирования на ЭВМ проверены оптотехническими измерениями и экспериментами.

1.5. Научная новизна диссертации

Научная новизна диссертации состоит в том, что в ней впервые:

1. Развиты в рамках дифракционного приближения Френеля теория дифракционных аксиконов и методы их расчёта.

2. Развита в параболическом приближении Френеля теория дифракции сходящихся световых волн на плоском экране, понятие оптической силы обобщено на случай диафрагмы произвольного размера и формы. Разработана методика нахождения интерполяционной формулы для оценки сдвига изображения в случае выходного зрачка произвольной формы. Предложены, разработаны и защищены авторским свидетельством растровые апертурно-дифракционные очки для тренировки зрительного анализатора и коррекции недостатков зрения.

3. Теоретически исследованы закономерности светового поля в окрестности главного фокуса фазовых ЗП, выходной зрачок которых содержит менее 10 зон.

4. Исследованы и обоснованы принципы построения и методика расчёта двухфокусных зонных пластинок. Защищён авторским свидетельством ряд дифракционных двухфокусных оптических систем, состоящих из объективов и специальных зонных пластинок, использование которых в микроскопах совмещения решает задачу одновременного наблюдения двух разнесённых по глубине объектов.

5. Разработана теория и методика синтеза модулированных ЗП с видоизменёнными каустиками. Синтезированы дифракционные структуры элементов, распределение энергии в каустиках которых оптимально для устройств вывода информации из ЭВМ и мезооптических Фурье-микроскопов.

6. Разработаны принципы оптимизации профиля периода для структуры дифракционных оптических делителей пучка.

1.6. Практическая ценность и реализация результатов работы

Практическая ценность работы состоит в том, что развито направление в физической и вычислительной оптике, связанное с применением обобщённых зонных пластинок. Разработаны практические рекомендации

по расчёту дифракционной структуры обобщённых зонных пластинок с видоизменённой каустикой.

На основе полученных теоретических результатов и выводов разработаны новые зонные пластинки, устройства и приборы использующие их, в числе которых: растровые апертурно-дифракционные очки для тренировки зрительного анализатора и коррекции недостатков зрения; дифракционная двухфокусная оптическая система для микроскопов совмещения; дифракционные оптические делители пучка. Разработанными очками оснащены клиники г. Новосибирска, оптические устройства используются в технологических процессах совмещения масок (микроскоп совмещения Конструкторско-технологического института научного приборостроения (КТИ НП) Сибирского отделения РАН), в оптико-измерительных головках систем комплексного контроля основных геометрических размеров ЦДР, подготовленных к выпуску в КТИ НП, и в научных исследованиях.

1.7. На защиту выносятся

1. Разработанные модели и методы расчёта дифракционных акси-конов в области лучевой и волновой оптики, которые позволяют адекватно описывать процесс формирования осевых каустик.

2. Методика нахождения дифракционной оптической силы диафрагмы и результаты анализа дифракции сферических волн на отверстиях в плоском экране.

3. Растровые апертурно-дифракционные очки, у которых размер и форма отверстий на дифракционной маске рассчитываются с учётом характеристик глаза по установленным нами формулам.

4. Закономерности светового поля в окрестности главного фокуса фазовых ЗП, выходной зрачок которых содержит менее 10 зон.

5. Расчёт базовых компонентов двухфокусных дифракционных систем для микроскопа совмещения. Двухфокусные дифракционные оптические системы с уменьшенным числом линз и пригодные для встраивания их в схему стандартного микроскопа.

6. Теоретическое и экспериментальное обоснование метода расчёта ДОЭ, заключающегося в представлении структуры ДОЭ в виде ЗП с модулированным периодом, что позволило оптимально синтезировать ДОЭ для фокусировки излучения в кольцо в устройствах вывода информации из ЭВМ и мезооптических системах.

7. Принципы оптимизации профиля периода дифракционной структуры для проектирования дифракционных оптических делителей пучка, которые не только позволяют точно рассчитывать делители, но и обеспечивают высолю устойчивость решения.

1.8. Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались на: I Международном семинаре по оптической обработке изображений (Новосибирск, 1982 г.), IV Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1984 г.), Всесоюзном семинаре "Голографичсские оптические элементы и их применение в оптических приборах" (Москва, 1985 г.), Всесоюзной конференции "Современные проблемы физики и сё приложений" (Москва, 1987 г.), Всесоюзном семинаре "Голограммные оптические элементы и их применение в промышленности" (Москва, 1987 г.), V Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1987 г.), III Рабочем совещании "Компьютерная оптика" (Сухуми, 1988 г.), Международной конференции Толография-89" (Варна, 1989 г.), XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (КиНО 91) (Ленинград, 1991), Международной конференции "DiiTractive Optics: Design, Fabrication, And Applications" (Rochester, USA, 1994), Международной конференции "Workshop On DiiTractive Optics" (Прага, 1995), Международной конференции "DiiTractive Optics" (Савонлинна, Финляндия, 1997), Международной конференции "DiiTractive Optics"(Hena, Германия, 1999), а также на различных семинарах и совещаниях.

1.9. Личный вклад

В разработке двухфокусных оптических систем автором лично выполнены анализ, расчёты и оптимизация оптических схем. Оптотехниче-ские измерения выполнялись совместно с А.Г.Полешуком и В.Н.Нагорным. Предложение о применении ЗП в качестве двухфокусных элементов принадлежит А.Г.Полещуку. Постановка и обоснование задачи о разработке дифракционных оптических элементов с кольцевым импульсным откликом выполнена А.Г.Полещуком. В остальных работах постановка, обоснование задач, способы решения и полученные при этом основные научные результаты принадлежат автору. В течение 1983 - 1993 годов практическая реализация дифракционных оптических элементов выполнялась на уникальном лазерном фотопостроителе ИА и Э СО РАН сотрудниками лаборатории Лазерных технологий ИА и Э СО РАН на основании расчётов автора. В течение 1994 - 1999 годов практическая реализация дифракционных оптических элементов выполнялась под руководством автора на заводском оборудовании и на оборудовании других лабораторий.

1.10. Публикации

По теме диссертации соискателем лично и в соавторстве опубликовано 56 печатных работ, в том числе: 28 статей в журналах Российской Академии наук, 2 - в трудах SPIE, 5 - в трудах международных конференций, два авторских свидетельства.

Учебные курсы. Автором разработаны два учебных специальных курса "Современные оптические элементы" и "Необыкновенные картины обыкновенной оптики", которые прочитаны в 1995-1999 годах в Специализированном учебно-научном центре Новосибирского государственного университета.

Диссертация состоит из 6 глав, введения, заключения и списка цитируемой литературы из 273 наименований. Содержит 293 страницы, 19 таблиц, 135 рисунков.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении на основании проведённого обзора различных задач оптического приборостроения, где возможности традиционной оптики и оптической технологии в значительной степени исчерпаны, обосновывается актуальность разработки новой элементной базы (дифракционных оптических элементов), а именно обосновывается актуальность исследования способов управления каустикой с помощью обобщённых зонных пластинок (ОЗП) и актуальность разработки методов анализа и синтеза оптических систем с ОЗП. Обсуждаются цели работы, приводится описание основных задач, показана научная новизна.

Во введении излагается так же структура работы, кратко обсуждается содержание отдельных параграфов и глав.

Первая глава. В § 1.1 дан краткий обзор фундаментальных свойств, характеристик и областей применения дифракционных оптических элементов. Обосновывается введение термина "обобщённые зонные пластинки" для обозначения ДОЭ с киноформным фазовым профилем, фокусирующих излучение в каустику специального вида. В § 1.2 с учётом специфики дифракционной структуры проведена систематизация зонных пластинок (ЗП) и найдено единое представление функции пропускания круговых ЗП, позволяющее легко анализировать свойства ЗП. В рамках геометрической оптики выполнен расчёт плоской ЗП, формирующей безаберрационное изображение точечного объекта и показано, что дифракционная структура может быть рассчитана, если заданы оптические характеристики ЗП.

Из обзора следует необходимость определения закономерностей светового поля в окрестности фокуса фазовых (ЗП) в зависимости от количества работающих зон и ступеней фазового профиля в пределах одной зоны. § 1.3 посвящен вычислительному эксперименту по исследованию закономерностей светового поля в окрестности фокуса фазовых ЗП с малым числом зон Френеля в рамках параболического приближения. В § 1.3 обосновывается выбор метода расчёта дифракционной картины, обсуждаются алгоритм и программная реализация метода, представлены результаты расчёта распределения интенсивности вдоль оси фокусировки и в кружке рассеяния ЗП и рефракционных линз.

Функция комплексного пропускания осесимметричных фазовых ЗП определяется функцией оптической толщины, которая зависит лишь от радиальной координаты в плоскости ЗП и задаётся массивом радиусов кольцевых зон и массивом значений фазы в каждой зоне. Для вычисления дифракционного интеграла Френеля используется адаптивная квадратурная программа, основанная на формулах Ньютона - Котсса 8 порядка. Выбранный алгоритм обеспечивает достаточно высокую точность вычислений. Комплекс программ реализован на языке ФОРТРАН в операционной системе ЯБ-Х и позволяет в диалоговом режиме задавать физические параметры фазовой ЗП, рефракционной линзы и координаты точек наблюдения, выполнять преобразование Ханкеля функции пропускания и выводить результат - значения интенсивности в указанных точках - в виде графика и таблицы величин.

В результате численных расчётов показано, что положение максимумов интенсивности поля на оси фокусировки определяется как радиусом рабочего зрачка ЗП, так и количеством ступеней в фазовом профиле зоны. У зонных пластинок Вуда максимумы интенсивности располагаются в геометрических фокальных плоскостях вне зависимости от радиуса зрачка ЗП. По мере приближения фазового профиля зон к параболическому происходит перераспределение энергии между фокусами различных порядков, что подтверждает теорию киноформных элементов. Максимумы интенсивности поля на оптической оси сдвигаются из геометрических фокальных плоскостей по направлению к плоскости ЗП, что найдено впервые. При заданном радиусе зрачка по мере увеличения количества ступеней максимум первого порядка дифракции асимптотически приближается к положению максимума интенсивности линзы того же радиуса. В дифракционных фокальных плоскостях кружки рассеяния фазовых ЗП и рефракционой линзы отличаются не диаметром, а лишь величиной боковых лепестков для зрачков, содержащих > 4 киноформных зоны.

Следующий параграф посвящен изучению влияния дифракции на одиночном отверстии на местоположение фокуса сходящейся сферической световой волны. Теория дифракционного сдвига изображения для точечного источника излучения строилась в рамках параболического приближения. Амплитуда поля вычислялась из интеграла Френеля:

к =

2п

(1)

„1 ь

1'2яяЛ г^ехР ю

Здесь X - длина волны, р,г - радиус-векторы в плоскости выходного

зрачка и на расстоянии г от него в плоскости наблюдения, - функция

аподизации (в данном случае т(р) = 1), Л - радиус кривизны волнового

фронта на выходном зрачке. Координата г отсчитывается от центра выходного зрачка. Интеграл вычисляется по поверхности зрачка. В точке интеграл принимает максимальное значение, и в отсутствие аподизации оно равно площади выходного зрачка. Однако множитель 1/г перед интегралом не симметричен относительно точки г-К, что и обусловливает смещение максимума из точки г в сторону меньших значений

г. Для точек на оси пучка г = 0. Показано, что целесообразно проводить анализ формулы (1) с целью нахождения координаты х пика интенсивности на оси пучка в безразмерных переменных п^, С, , позволяющих в явном виде выделить основные параметры задачи. Модуль амплитуды поля |£(0,2)| переписывается в виде

ИМИ/{с)=^г{ре)схр(^-р2е)Фе, (2)

где пР, - эффективные числа Френеля:

пе/ = а]/Х- II, (3)

пе/-пе/=<;, (4)

ае есть радиус круга, равновеликого с отверстием, и ре - отношение р к

ае:

я-а2е=8, ре=р/ае. (5)

Функция |£(0,г)| явно зависит от двух параметров - пе/ и £, и

неявным образом - от формы зрачка, которая определяет область интегрирования. Существенно, что функция/(0 зависит только от формы

10

зрачка, и явно не зависит от радиуса кривизны Я волнового фронта падающей волны. В этом смысле /(ф универсальна, она в равной мере описывает дифракцию плоской, сходящейся и расходящейся волн. Эффект дифракционного сдвига изображения связан с множителем 1 + Если п^ »1, что соответствует сравнительно большим относительным отверстиям, то единица в этом множителе служит поправкой. Если же пе! <<1, поправкой будет п^¡¿^.

Для приближённого аналитического описания дифракционного сдвига была использована трёхпараметрическая линейно-гиперболическая интерполяция, когда разность значений - в двух точках и разность производных в одной из них были сведены к нулю. Этот метод позволил найти приближённую формулу для координаты местоположения пика интенсивности и развить общий подход для определения коэффициентов этой формулы для диафрагм любой формы в случае сферической волны, падающей на диафрагму.

Выражение для координаты г пика на оси имеет вид формулы

линзы:

11.^ 1 2 Ъ

- = - + Фл, Фс =------(6)

г К ае П* + -с)2+Ш

Ь = 1/[(лВ-Л2)], |р]<1р=А, ¡Р&Р = В,

интегрирование ведётся по зрачку и А и В - числовые коэффициенты, зависящие от формы зрачка,

с = гС0-2Ь/С0, (1 = У- Ь/С1, Г = -С2оГ%)//(Со), (7)

где - значение параметра при котором выполняется равенство

Ст / (Ся) _ 0

Соотношение (6) имеет вид формулы линзы, причём величину можно рассматривать как оптическую силу диафрагмы дифракционного происхождения. Помимо множителя я/я2, она содержит дополнительный фактор, описывающий зависимость фд от п} или кривизны волнового фронта \/я. Таким образом, понятие оптической силы и вызванный ею дифракционный сдвиг изображения распространяются на диафрагмы произвольной формы.

Отдельные рассмотрения дифракционного сдвига для круглой и квадратной диафрагм подтвердили полученный результат (6). Значения коэффициентов Ь, с, с! для частных случаев круглого или полигонального отверстий приведены в табл. 1. В этих случаях эффективное число Френеля п^ равно N = аг/ш, где а - радиус круглого отверстия (или радиус описанной окружности в случае отверстия в виде правильного многоугольника). В первом столбце указано количество / сторон правильного многоугольника, оо соответствует круглому отверстию.

Точность приближенного выражения (6) достаточно велика для правильных многоугольников с / > 4. Максимальная ошибка вычисления положения изображения по апроксимирующей формуле в области -0,37 < пе} <оо составляет 0,20% от дифракционной глубины резкости для круглого зрачка, 0,15% - для квадратного и 0,24% - для шестиугольного. Вычисления по формулам, предложенным ранее другими авторами и полученные из других соображений, дают гораздо большие ошибки.

___._Таблица 1

/ Ь с (1

00 12/л2=1,2159 0,0357 1,2516

8 1,4793 0,0393 1,2452

6 1,6965 0,0410 1,2282

5 1,9152 0,0376 1,1940

4 2,2797 -0,0230 1,0500

Отдельное рассмотрение предпринято для слабо расходящихся волн. Показано, что в случае падающих расходящихся сферических волн диафрагме может быть приписана оптическая сила, если её число Френеля не меньше чем -1,48. Проведено уточнение коэффициентов формулы (6), которое повышает точность расчётов в области значений -1,48 <пе/ <0.

Показано, что в случаях, когда диафрагма вытянута в каком-либо направлении, дифракционная фокусировка будет различной по разным осям, то есть несимметричные вытянутые диафрагмы вносят определённый астигматизм.

Вторая глава. Предметом исследования главы 2 являются специфические свойства световых полей, дифрагированных на ЗП, вне фокальных областей. В § 2.1 показано, что прохождение электромагнитной волны от входного до выходного зрачка оптической системы с ДОЭ нельзя описать без учёта дифракционных явлений. При освещении ЗП точечным ис-точни-

ком света за пластинкой образуются круговые нелокализованные полосы Френеля и анализ светового поля вне фокальных областей ЗП методами теории интерферометров имеет ряд преимуществ перед прямыми вычислениями распределений интенсивности из интегралов Кирхгофа.

В § 2.2 проводится анализ светового поля в области дифракции Френеля ЗП методами теории интерферометров. Теоретически выявлено и экспериментально подтверждено, что теория интерферометров позволяет провести полный анализ светового поля вне фокальных областей ЗП, а именно: она правильно передаёт радиусы полос, их ширину и распределение интенсивности в полосе в зависимости от расстояний до источника и приёмника и позволяет сделать заключение о качестве (контрасте) интерференционной картины. Показано, что интерференционные полосы несут информацию об оптических параметрах ЗП (фокусное расстояние, величина аберраций, структура зон) и могут быть использованы для измерения этих параметров.

В § 2.3 рассмотрены особенности самовоспроизведения поля после ЗП путём теоретического и экспериментального сравнения эффекта Тальбота в равномерных линейных, равномерных круговых решётках и ЗП. В результате рассмотрения дифракции на ЗП в приближении Френеля показано, что полное самопроизвольное воспроизведение поля после ЗП невозможно. Частичное самовоспроизведение поля в смысле периодического распределения интенсивности, период которого совпадает с периодом ЗП, возможно лишь в одной плоскости (гт = 2/,, У1 - фокусное расстояние ЗП в первом порядке дифракции). Проведённое экспериментальное исследование подтверждает этот вывод.

Проведено исследование качества самоизображения решёток и показано, что оно определяется границами области воспроизводимых в изображении пространственных частот. В случае линейных решёток существует верхняя граница этой области, которая обратно пропорциональна Агт и увеличивается с ростом периода решётки и её размера. В случае равномерных круговых решёток самоизображение можегг наблюдаться только вне конуса лучей, расходящихся под углом IX/Т из осевой точки решётки. При прочих равных условиях воспроизведение пространственных частот уступает случаю линейных решёток. В случае ЗП резкие границы в самоизображении отсутствуют.

Рис. 1. Визуализация градиентов температуры в пламени свечи

Экспериментально наблюдаемые картины подтверждают теоретические выводы.

Проведённые экспериментальные исследования доказывают, что эффект частичного самоизображения ЗП позволяет построить интерферометр Тальбога, который может быть использован в качестве интерферометра сдвига для визуализации фазовых объектов, измерения показателей преломления и их градиентов (см. рис.1).

В третьей главе рассматриваются применения ДОЭ для функционального лечения зрения. Сообщается о разработке растровых ди-фракционно-апертурных очков РАДО (см. рис.2), которые обладают оптической силой, и подобно линзовым очкам, создают на сетчатке аметропи-ческого глаза чёткое изображение. Конструкция РАДО оригинальна и защищена авторским свидетельством.

Найдены способы расчета диаметров отверстий, позволяющие согласовать диаметр отверстия с оптической системой глаза. В результате сравнения различных способов предложено для коррекция зрения основывать расчёт на явлении увеличения глубины фокуса в случае миопии и гиперметропии. Показано, что возможно провести полную коррекцию с учётом особенностей рефракции глаза путем видоизменения формы отверстия. Показано, что оптимальным является гексагональный растр отверстий, шаг которого зависит от размера зрачка пользователя.

Исследованы особенности изготовления растровых масок методом послойного лазерного гравирования пленок на лазерном растровом устройстве записи. Показано, что лазерные технологии обеспечивают точность изготовления 5 мкм, что позволяет производить маски для коррекции недостатков рефракции глаза в наперёд заданном меридиане.

Экспериментальные исследования РАДО на модели глаза выявили возможные области применения их в оф-тальмоэргономике (например, для измерения степени аметропии глаза). Клинические испытания РАДО показали, что они принципиально отличаются от общепринятых способом формирования поля изображения на сетчатке. РАДО снимают спазм аккомодации, частично корригируют астигматизм и улучшают контрастную и цветовую чувствительность и могут быть рекомендованы к широкому применению в качестве тренажёров для зрительного анализатора.

Рис.2. Общий вид очков РАДО

В четвертой главе обсуждаются принципиальные схемы и особенности двухфокусных оптических систем. Показано, что целесообразно использовать ЗП в качестве многофокусных оптических элементов. Авторским коллективом совместно с А.Г.Полещуком, В.П.Коронкевичем и В.Н.Нагорным предложены, исследованы и экспериментально апробированы три варианта двухфокусных оптических систем, состоящих из объектива и зонных пластинок. В четвёртой главе представлен расчёт двухфокусных оптических систем с ЗП, получены соотношения, позволяющие производить расчёт радиусов зон ЗП и фазового профиля внутри зоны. Показано, что расстояние между фокусами зависит от расстояния между компонентами оптической системы и изменяется при изменении длины световой волны. Экспериментально исследована двухфокусная оптическая система на основе ЗП Вуда. Результаты согласуются с теоретическим рассмотрением. Конструкция двухфокусной системы оригинальна, защищена авторским свидетельством и не имеет близких аналогов.

Результаты испытаний и экспертные оценки позволяют сделать вывод о возможности использования микрообъективов с дифракционной насадкой в стандартных микроскопах совмещения для придания им свойства двухфокусности. Разработана и экспериментально апробирована оптическая схема двухфокусного микроскопа отражения, имеющего следующие характеристики: увеличение - до 600х, линейное поле зрения - 300 мкм, расстояние между предметными плоскостями изменяется от 50 до 80 мкм в спектральном диапазоне 450 - 625 им. В соответствие с требованиями на микроскоп совмещения установок рентгенолитографии проведена оптимизация оптической схемы по следующим параметрам: величине линейного поля зрения, допустимому снижению контраста изображения, разности увеличений для предметных плоскостей.

В пятой главе представлены методы расчёта ДОЭ с увеличенной глубиной фокальной области двух типов: во-первых, элементы, изображающие осевую точку в виде отрезка прямой и не осуществляющие проективных преобразований (аксиконы), во-вторых, элементы, удлиняющие каустику без изменения проективных свойств оптической системы. В § 5.1 обсуждаются возможности аксиконной фокусировки. Показано, что целесообразно проводить расчёт функции пропускания ДОЭ, предполагая, что плоский волновой фронт преобразуется ими в конический, цилиндрический, винтовой либо их комбинацию. В § 5.2 рассмотрен предложенный в 1984 году автором диссертационной работы метод расчёта дифракционных аксиконов, который широко применяется в настоящее время. Показано, что специальное распределение интенсивности вдоль фокального отрезка дос-

тигается путём согласования распределения интенсивности в поперечном сечении освещающего лазерного пучка и функции пропускания аксикона.

Функция пропускания дифракционных аксиконов находится путём решения дифференциального уравнения второго порядка, получаемого из интегрального приближения Кирхгофа - Френеля с помощью метода стационарной фазы для заданного распределения интенсивности вдоль фокального отрезка. Показано, что по данной методике можно рассчитывать аксиконы, позволяющие получать требуемое распределение интенсивности вдоль фокального отрезка для заданного распределения поля падающей световой волны. Приводятся соотношения для расчёта зон дифракционной структуры. В дифракционном приближении рассчитаны функции пропускания и структура зон дифракционных аксиконов 2 типов: обеспечивающих постоянную интенсивность на оптической оси по всей длине фокального отрезка и обеспечивающих постоянное "энергетическое заполнение" в поперечном сечении фокального отрезка.

Методами численного и оптического экспериментов (§§ 5.3, 5.5) проведён сравнительный анализ распределения интенсивности в каустиках. Показано, что поперечный размер каустики изменяется вдоль оптической оси обратно пропорционально производной от функции пропускания. Область фокусировки имеет вид тела вращения, причём вблизи перетяжки -параболоида. Выявлено влияние дифракции на распределение интенсивности в каустиках аксиконов: она проявляется в плавном спаде интенсивности в конце фокального отрезка и колебаниях интенсивности вдоль отрезка, спадающих по амплитуде и увеличивающихся по частоте к началу фокального отрезка. Показано, что метод стационарной фазы описывает распределение интенсивности в фокальном отрезке путём усреднения реально существующих колебаний. Найдено, что координата максимума интенсивности на оси фокального отрезка однозначно связана с диаметром апертуры. Показано, что при определённом выборе габаритов аксикона и геометрии освещения, фокусировка излучения аксиконом может обеспечить такие же интенсивности на оси, как и с применением соответствующей сферической линзы.

Также представляет интерес возможность удлинения каустики ЗП (линзы) путём введения контролируемых аберраций в функцию пропускания (§ 5.4). Основное достоинство ЗП заключается в том, что она обеспечивает в более высокую концентрацию излучения, чем аксикон. Предлагается определять местоположение зон с помощью обобщённого принципа таутохронизма и требования концентрации мощности потока лучистой энергии из кольцевой области малой ширины Ар в фокальный отрезок длиной Дг.

Экспериментальные исследования (§ 5.5) каустик изготовленных ДОЭ по стандартным методикам подтверждают правильность расчётов.

Теоретически и экспериментально показано, что при оптимальном подборе параметров конического аксикона и исходного пучка, фокальный отрезок аксикона может служить основой для измерения расстояний. Шкалой в таком приборе может служить диафрагма, откалиброванная с учётом влияния дифракции на конце фокального отрезка.

Шестая глава посвящена во-первых, разработке ЗП, каустика которых представляет собой кольцо; во-вторых, анализу и экспериментальному исследованию особенностей, связанных с применением ЗП в мезооптических Фурье-микроскопах и в лазерных системах регистрации информации.

Авторским коллективом совместно с А.Г.Полещуком и В.П.Коронкевичем показано, что совмещение функций фазовых масок и линз возможно путём модуляции дифракционной структуры фазовых зонных пластинок.

Автором работы проведены расчёты, доказывающие, что распределение амплитуды поля в фокальной плоскости модулированной ЗП пропорционально сумме преобразования Фурье от модулирующей функции и "фоновой засветки". В результате анализа и расчётов найдено, что кольцевой импульсный отклик имеют несколько модулированных ЗП с различной дифракционной структурой, что позволяет выбирать оптимальный вариант, обеспечивающий требуемые характеристйки фокального кольца.

В табл. 2 на стр. 26 приведены основные характеристики разработанных ЗП. В первой, вертикальной, графе представлены функции пропускания, которые находятся путём решения обратной задачи с помощью дифракционного интеграла Френеля и принципа обратимости светового поля. Во второй графе показаны соответствующие рефракционные элементы и ход лучей через них. Математические выражения для распределения интенсивности в поперечном сечении кольца для каждого элемента приведены в третьей графе. Дифракционная структура элементов задаётся радиусами границ зон, которые находятся с помощью обобщённого принципа таутохронизма.

Показано, что повышение эффективности процесса записи в лазерных системах регистрации информации достигается путем создания равномерного или кольцевого распределения интенсивности в фокальном пятне.

Найдены параметры бинарной модулирующей функции, с помощью которой можно преобразовать гауссово в кольцевое или близкое к равномерному распределению интенсивности в фокальном пятне. Влияние

"фоновой засветки" на процесс записи оценивается по отношению /ф интенсивности на оси основного дифракционного порядка к интенсивности фона. Показано, что /ф пропорционально квадрату числа Френеля зонной пластинки, квадрату количества ступеней фазового рельефа и дифракционной эффективности главного фокуса.

Из проведенных экспериментов следует, что если запись дорожки на фотоматериале с высоким коэффициентом контрастности ведётся световым пятном с кольцевым распределением интенсивности, то ширина дорожки значительно слабее зависит от мощности лазера, чем при использовании гауссова пятна. Преобразование распределения интенсивности в экспонирующем пятне позволяет снизить требования к уровню шумов источника излучения.

В результате экспериментального исследования ЗП с кольцевьм импульсным откликом в Фурье-системе со сходящимся освещающим пучком света показано, что происходит оконтуривание изображений объектов. Информация об ориентации и положении сторон прямоугольной щели, линейной цепочки из нескольких круглых отверстий сохраняется. Эти свойства позволяют использовать ЗП в мезооптических Фурье-микроскопах для поиска ядерных взаимодействий по оптическим сигналам от прямых следов частиц, образующих событие в ядерной фотоэмульсии. В основе алгоритма поиска лежит тот факт, что прямой след, попавший в поле зрения микроскопа, преобразуется в два световых пятна (сигнала), которые лежат в исходной плоскости на линии, перпендикулярной ориентации прямого следа частицы. Чтобы экспериментально промоделировать алгоритм поиска, смонтирован макет мезооптического Фурье-микроскопа, в котором использована ЗП с кольцевым импульсным откликом и система концентрических пропускающих колец. Исследованы эффекты, возникающие при несовпадении вершины события с оптической осью. Оценена погрешность, с которой могут быть зафиксированы координаты вершины. Даны расчётные характеристики реальной системы на основе Фурье-микроскопа с числовой апертурой ЗП - 0,53 рад.

Исследовано влияние угловой модуляции дифракционной структуры аксикона на его каустики. Показано, что угловая модуляция структуры позволяет получить осевую каустику с минимумом интенсивности на оптической оси. Применение модулированных аксиконов в приборах для контроля прямолинейности поверхностей или прямолинейности перемещения неподвижных узлов машин даёт возможность повысить точность контроля.

В § 6.8 рассмотрены результаты разработки дифракционных делителей пучка. Выравнивание интенсивностей дифракционных порядков

линейной решётки достигается за счёт варьирования профиля периода решетки, а именно, за счёт задания положений точек разрыва (границ канавок). Глубина фазовой модуляции предполагается однородной: <р = л .

Качество делителя пучка определяется двумя параметрами: полной дифракционной эффективностью (количеством энергии, которая направляется во все рабочие порядки), и степенью равномерности распределения энергии по рабочим порядкам.

Математическая задача определения координат х„ точек разрыва в профиле штриха рассматривается как задача минимизации следующей функции качества:

р-1

+ Р

2N-l

\ 2

• (9)

В отличие от работ предыдущих авторов мы ввели функцию качества, состоящую из двух слагаемых. Первое слагаемое содержит сумму квадратов разности интснсивностей выравниваемых порядков, второе позволяет учесть технологические требования и предотвратить разбрасывание энергии по высоким порядкам. Решение задачи представляет собой глобальный минимум для первого слагаемого. В разработанном пакете прикладных программ для численного поиска минимума функции качества используется стандартная программа определения минимума функции методом Ньютона второго порядка. Нам удаётся рассчитывать делители вплоть до 42-х порядков равной интенсивности, при этом величина функции качества равна 10"24. То есть расчетная разница интенсивностей порядков менее 10"12, что значительно превосходит результаты, полученные другими авторами. Экспериментальные исследования оптических характеристик изготовленных образцов подтверждают высокую устойчивость полученного решения к технологическим погрешностям.

В заключении перечислены основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Выявлены закономерности светового поля в окрестности главного фокуса фазовых ЗП с малым числом зон Френеля методом вычислительного эксперимента в рамках приближения Френеля теории дифракции. Показано, что положение максимумов интенсивности поля на оси фокусировки определяется как радиусом рабочего зрачка ЗП, так и количеством ступеней в фазовом профиле зоны.

2. Построена теория дифракционного сдвига изображения для точечного источника излучения. Введена концепция дифракционной оптической силы диафрагмы. Найдена дифракционная оптическая сила круглого, квадратного и полигонального отверстия. Построена интерполяционная формула оптической силы диафрагм произвольной формы. Показано, что в случаях, когда диафрагма вытянута в каком-либо направлении, дифракционная фокусировка будет различной по разным осям, то есть несимметричные вытянутые диафрагмы вносят определённый астигматизм.

3. Предложен новый подход для расчёта светового поля, дифрагированного на ЗП. Показано, что теория интерферометров позволяет провести полный анализ светового поля вне фокальных областей ЗП, а именно она правильно передаёт радиусы полос, их ширину и распределение интенсивности в полосе. В результате рассмотрения дифракции на ЗП в приближении Френеля показано, что после ЗП возможно частичное самопроизвольное воспроизведение поля в смысле периодического распределения интенсивности, период которого совпадает с периодом ЗП, в одной плоскости {гт =2/,). Предложен интерферометр Тальбота на ЗП для визуализации фазовых объектов, измерения показателей преломления и их градиентов.

4. Разработаны и созданы растровые дифракционно-апертурные очки (РАДО), которые обладают оптической силой, и подобно линзовым очкам, создают на сетчатке аметропического глаза четкое изображение. Показано, что возможно провести полную коррекцию с учётом особенностей рефракции глаза путём видоизменения формы отверстия. Клинические испытания РАДО выявили возможные области применения их в оф-тальмоэргономике. РАДО снимают спазм аккомодации, частично корригируют астигматизм и улучшают контрастную и цветовую чувствительность.

5. Проведён расчёт трёх вариантов двухфокусных оптических систем, состоящих из объектива и зонных пластинок. Создана оригинальная конструкция двухфокусной системы, легко встраиваемая в стандартный микроскоп, защищенная авторским свидетельством.

6. Построена новая методика расчёта дифракционных аксиконов. Показано, что специальное распределение интенсивности вдоль фокального отрезка достигается путём согласования распределения интенсивности в поперечном сечении освещающего лазерного пучка и функции пропускания аксикона. Показано, что угловая модуляция структуры дифракционного аксикона позволяет получить осевую каустику с минимумом интенсивности на оптической оси. Экспериментальные исследования каустик изготовленных ДОЭ подтверждают возможность расчётов по предлагаемым методикам. Теоретически и экспериментально показано, что при опти -

мальном подборе параметров конического аксикона и исходного пучка фокальный отрезок аксикона может служить основой для измерения расстояний. Шкалой в таком приборе служит диафрагма, откалиброванная с учётом влияния дифракции на конце фокального отрезка.

7. Теоретически и экспериментально обосновано, что возможно совмещать функции фазовых масок и линз путём модуляции дифракционной структуры фазовых зонных пластинок. Распределение амплитуды поля в фокальной плоскости модулированной ЗП пропорционально сумме преобразования Фурье от модулирующей функции и "фоновой засветки". В результате проведенного анализа найдено, что кольцевой импульсный отклик имеют несколько модулированных ЗП с различной дифракционной структурой, что позволяет выбирать оптимальный вариант, обеспечивающий требуемые характеристики фокального кольца.

8. Доказано, что происходит оконтуривание изображений объектов, формируемых ЗП с кольцевым импульсным откликов в Фурье-системе со сходящимся освещающим пучком света. Информация об ориентации и положении сторон прямоугольной щели, линейной цепочки из нескольких круглых отверстий сохраняется. Результаты моделирования прямого метода регистрации "звёзд" в ядерной фотоэмульсии при помощи мезооптиче-ского Фурье-микроскопа на основе ДОЭ подтверждают целесообразность разработки реальной системы для быстрого поиска событий. Особенность метода состоит в том, что он даёт многоканальную развертку вершин "звёзд" по глубине слоя ядерной фотоэмульсии.

9. Предложена функция качества для решения задачи оптимизации дифракционной структуры оптического делителя пучка, позволяющая проводить расчёты профиля периода дифракционной структуры, которая осуществляет деление падающего светового пучка на порядки равной интенсивности вплоть до 42-х порядков, с расчётной разницей интенсивно-стей порядков менее 10"12.

10. На основе результатов диссертационной работы созданы методы расчёта и ряд дифракционных оптических элементов, защищенных авторскими свидетельствами и успешно применяемых в различных оптических приборах и оптико-элекгронных системах.

Основные результаты диссертации отражены в следующих печатных работах:

1. Коронкевич В.П., Ленкова Г.А., Михальцова И.А. и др. Киноформные оптические элементы: методы расчёта, технология изготовления, практическое применение // Автометрия. - 1985. - №1. - С. 4 - 24.

2. Koronkevitcli V.P., Lenkova G.A., Mihal'tsova I.A., Palchikoval.G., Polcshchuk A.G., Sedukliin A.G., Churin E.G., Yurlov Yu.I., Kinoform Optical Elements: Calculation Procedures, Technology of Production, Applications// Optoelectronics, Instrumentation &Data Processing. - 1985. -№1. - P. 1 - 19.

3. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. Считывание информации с компакт - дисков лазерной головкой с дифракционной оптикой// Квантовая электроника. - 1988. - т. 15, №10. - С. 4028 - 4035.

4. Киноформы: технологии, новые элементы и оптические системы.Часть 1/ Корольков В.П., Коронкевич В.П., Михальцова И.А. и др.// Автометрия. - 1989. -№3. - С. 91-99.

5. Киноформы: технологии, новые элементы и оптические системы. Часть 2.1 Корольков В.П., Коронкевич В.П., Михальцова И.А. и др.// Автометрия. - 1989. - №4. - С. 47 - 64.

6. Korol'kov V.P., Koronkevich V.P., Mikhal'tsova I.A., Palchikova I.G., Poleshcliuk A.G., Sedukhin A.G., Sokolov A.P., Churin E.G., and Yurlov Yu.I., Kinoforms: Technology, New components, and Optical systems (part I)// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. - 1989. - № 3. - P. 91 -99 .

7. Korol'kov V.P., Koronkevich V.P., Mikhal'tsova I.A., Palchikova I.G., Poleshcliuk A.G., Sedukhin A.G., Sokolov A.P., Churin E.G., and Yurlov Yu.I., Kinoforms: Technology, New components, and Optical systems (part II)// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing, - 1989. -№4. - P. 49 - 67.

8. Koronkevich V.P., Nagorniy V.N., Palchikova I.G., Polcshchuk A.G. Bifo-cus Microscope// Optik. - 1988. - Bd. 78, №2. - S. 64 - 66.

9. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. и др. Киноформные оптические элементы с кольцевым импульсным откликом. - Новосибирск, 1985. - 20 с. - (Препринт/ ИАиЭ СО РАН № 265).

10. Пальчикова И.Г., Рябчун A.M., Черков Г.А. Дифракционные делители пучка// Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова. - М.: МЦНТИ, 1996,- Вып. 16, с. 44 - 47.

11. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г. Интерференционные свойства зонных пластинок// Автометрия. - 1994. - №3. - С. 85 - 100.

12. Koronkevitch V.P., Palchikova I.G. Interference properties of zone plates// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. - 1994. - №3. - P. 85 -100.

13. Пальчикова И.Г. Влияние ошибок изготовления киноформной линзы на качество изображения// Автометрия. - 1984. - №6. - С. 104 -107.

14. Paltchikova I.G. Effect of the Kinoform Lens Fabrication Errors on to Image Quality// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. -1984. -№6. - P. 104 - 107.

15. Пальчикова И.Г., Рябчун А. М. О влиянии погрешностей изготовления киноформов на функцию зрачка// Автометрия. - 1985. - №6 - С. 38 - 42.

16. Pal'chikova I.G., Riabchun А.М. About Influence of Kinoform Fabrication Errors at the Pupil Function// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. - 1985. - №6. - P.38 - 42.

17. Коронкевич В.П., Нагорный B.H., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г., Степанов И.В. Бифокальный микроскоп с киноформными оптическими элементами// Автометрия. - 1987. - №6. - С. 15 - 23.

18. Koronkevitch V.P., Nagorniy V.N., Paltchikova I.G., Poleshchuk A.G., Bifocal Microscope with the Kinoform Optical Elements// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. - 1987. - №6. - P.15-23.

19. A.c. 1312508 СССР, МКИ 4G 02B21/18. Двухфокусная оптическая система / Нагорный В.Н., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. - Опубл. в Б.И., 1987, №19.

20. Пальчикова И.Г., Раутиан С.Г. Дифракционный сдвиг изображения// Оптика и спектроскопия. - 1999. - том 87, вып.З, №3. - С. 509 - 519.

21. Pal'chikova I.G., Rautian S.G. Diffraction Shift Of An Image// Optics And Spectroscopy. - 1999. - V. 87, № 3. - P.510 - 519.

22. Пальчикова И.Г., Раутиан С.Г. Дифракционная оптическая сила круглой и квадратной диафрагм// Автометрия. - 1999. - №5. - С. 12 - 19.

23. Palchikova I.G., Rautian S.G. Diffractive Optical Power Of Circular And Square Apertures// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. -1999. -№5. - P. 10 - 16.

24. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И. Смотрящий да увидит. Кызыл: Lyceum, 1998. -49 с.

25. Бессмельцев В.П., Баев С.Г., Пальчикова И.Г. Растровые дифракцион-но-апертурные очки// Автометрия. - 1997. - №6. - С.57 - 66.

26. Bessmeltsev V.P., Baev S.G., Palchikova I.G. Raster Diflractive-aperture Spectacles// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. - 1997. -№6. -P.54-62.

27. Fabrication Of Kinoform Optical Elements/ Koronkevich V.,P., Kiijanov V.P., Kokoulin F.I. et al.// Optik. - 1984. - Bd. 67, № 3. - S. 257 - 266.

28. Киноформные оптические элементы: Методы расчёта, технология изготовления, практическое применение/ Ведерников В.М., Донцова В.В., Кирьянов В.П. и др.// Итоговый научный отчёт ИАиЭ СО РАН СССР. Под рук. акад. АН СССР Ю.Е.Нестерихина, чл.-корр. АН СССР С.Г.Раутиана. - Новосибирск, 1985. - № гос. per. 81083902, инв.№ 0286.0059547.

29. Kinoforms: Technology, New Elements , and Optical Systems./ Koronkevich V.P., Korolkov V.P., Mikhal'tsova I.A., Palchikova I.G. e. a. -Novosibirsk, 1989. - 55 p.- (Preprint of the Institute of Automation and Electrometry Sib.Br.USSR Ac. of Sc.; N421).

30. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г. Современные зонные пластинки// Автометрия. - 1992. -№1. - С. 86 - 100.

31. Koronkevich V.P., Pal'chikova I.G. Modern zone plates// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. - 1992. - №1. - P. 86 -101.

32. Пальчикова И.Г. Математическое моделирование процесса дифракции световых волн на фазовых зонных пластинках. - Новосибирск, 1989. -16 с. - (Препринт/ ИАиЭ СО РАН № 433).

33. Palchikova I.G., Rautian S.G. The Diffractive Power Of A Diaphragm// Optics communications. - 2000. - V.174. - P. 1 - 5.

34. Palchikova I.G., Rautian S.G. The Diffractive Optical Power Of An Aperture/ In: "Diffractive Optics" - EOS Topical Meeting Digest Series. - Jena, Germany, 1999. - V. 22. - P. 135-136.

35. Пальчикова И.Г. Исследование влияния диафрагмирования на местоположение фокуса// Автометрия. - 1998. - №2. - с. 26-31.

36. Palchikova I.G. Investigation Into The Influence Of Diaphragming On Focus Position//Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. .1998. - №2. - P. 26-31.

37. Koronkevich V.P., Palchikova I.G. Fresnel Interference Observed By Means Of Zone Plates. - In "Diffractive Optics: Desing, Fabrication and Applications", v.ll, 1994, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, DC, 1994) p. 116-118.

38. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И. Устройство и принцип действия растровых дифракционно-апертурных очков// Сибирский физический журнал. - Новосибирск, ИЯФ СОР АН, 1997. - N1, с.21-40.

39. Baev S.G., Bessmeltsev V.P., Palchikova I.G. Diffractive Spectacles/ In Diffractive Optics. - EOS Technical Digest Series. - Savonlinna, Finland, 1997.-V. 12.-P. 256-257.

40. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И., Бессмельцев В.П., Баев С.Г. Растровые дифракционно - апертурные маски для коррекции недостатков зрения// Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова. - М.: МЦНТИ, 1997,- Вып.17., с.37-43.

41. Патент RU (11) № 2138837 Растровая дифракционно-апертурная маска для коррекции недостатков зрения/ Пальчикова И.Г., Баев С.Г. Опубл. 1997.

42. Пальчикова И.Г. Синтез фазовой структуры киноформных аксконов. -Новосибирск, 1986. - 17 с. -(Препринт/ ИАиЭ СОР АН СССР №328).

43. Пальчикова И.Г. Киноформные коноидные аксиконы// Автометрия. -1988. - №6. - С. 78 - 82.

44. Pal'chikova I.G., Kinoform Conoid Axicons// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. - 1988. - №6. - P.78 - 82.

45. Palchikova I.G., Koronkevich V.P. Kinoforras With Increased Depth Of Focus// Optik. - 1991. - V.87, №2. - P. 91 - 93.

46. Palchikova I.G. Comparison Of Caustic For Lens And Optical Elements, Forming Diffraction-free Beams// In: Image processing and computer optics. - Proc. SPIE, 1994. - V. 2363.

47. Пальчикова И.Г. Бездифракционные пучки и их каустики// Сб. Компьютерная оптика/ Под ред. ак. Е.П.Велихова, ак. А.М.Прохорова. - М.: МЦНТИ, 1996. - Вып. 16, с. 35 -39.

48. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И. К вопросу о "бездифракционных" пучках света// Сб. Сибирский физический журнал. - Новосибирск, ИЯФ СОР АН, 1998. - №1, с. 19 - 29.

49. Пальчикова И.Г., Смирнов С.В. Исследование дифракционных характеристик аксикона методом вычислительного эксперимента// Сб. Компьютерная оптика/ Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.-М.: МЦНТИ, 1998. -Вып. 18, с. 104 -110.

50. Palchikova I.G., Smirnov S.V. Diffraction Limitation Of Measurements By Means Axicons// In: Diffractive Optics.- EOS Topical Meeting Digest Se-ries.-Jena, Germany, 1999,- V. 22. - P. 260 - 261.

51. Palchikova I.G. Diffraction-free Beams And Their Caustics// Optics And Lasers In Engineering. - 1998. - V. 29, № 4 - 5. - P. 333 - 342.

52. Бенце Д., Пальчикова И.Г., Полсщук А.Г., Сороко JT.M. Исследование изображающих свойств киноформа с поперечной мезооптичностыо. -Дубна, 1986. - 18 с. - (Препринт/ ОИЯИ; №Р 13-86-240).

53. Бенце Д., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г., Сороко J1.M. Моделирование прямого метода регистрации "звёзд" в ядерной фотоэмульсии при помощи киноформа с кольцевым импульсным откликом. - Дубна, 1987. - 21 с. - (Препринт/ ОИЯИ; №Р13-87-474).

54. Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. Киноформы для лазерных систем записи информации//Тез. докл. V Всесоюз. конф. "Оптика лазеров" (Ленинград, 12 -16 янв. 1987 г.). - Л.: ГОИ. 1986. - С. 269.

55. Пальчикова И.Г. Киноформные оптические элементы с увеличенной глубиной фокуса // Сб. Компьютерная оптика/ Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова,- М.: МЦНТИ, 1989,- Вып. 16, с.35 - 39.

56. Koronkevich V.P., Palchikova I.G. Kinofonns With Increased Depth Of Focus// In: Holographic Optics Ш: Principles And Applications. - Proc. SPIE, 1991.-V. 1507.

Таблица 2

Оп- тич. эле мен т Функция пропускания Оптическая толщина элементов Распределение интенсивности в кольце Х = ка(Ъ-г)1/

Э1 | вт(х)2 X

Э2 ехр " >(р-Л0)21 2/ ] $ < * \ -и )__ 1 • х 2 2^3/2 |ехр(//)л/7^

эз ехр 2/ " 1 1 1 1 — ........1 3 х 2Х312 ¡ех*(и№а 2

Э4 1 ^Т 2/ < ( 1 1 г : яп(^/2) 2 Х/2

Э5 ехр " .кр2+ моР~ .2/ / ! -Г ■ ■ ■ ! ~+ | 3 * 2

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ДИФРАКЦИОННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ИЗЛУЧЕНИЯ.

§ 1.1. Области применения, фундаментальные свойства и характеристики ДОЭ. Терминология.

§ 1.2. Амплитудные и фазовые зонные пластинки.

§ 1.3. Особенности фокальной области зонных пластинок с малым числом зон Френеля.

§ 1.4. Дифракционная оптическая сила диафрагмы.

§ 1.5. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЗОННЫХ ПЛАСТИНОК.

§ 2.1. Дифракционная структура изображения, формируемого оптическими системами с ДОЭ.

§ 2.2. Интерференционное поле вне каустик зонных пластинок

§ 2.3. Эффект Тальбота в световых полях, дифрагированных на зонных пластинках. Интерферометр Тальбота на ЗП.

§ 2.4. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ТРЕНАЖЁРЫ ЗРИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА.

§ 3.1. Области применения ДОЭ в офтальмоэргономике.

§ 3.2. Растровые апертурно-дифракционные очки (РАДО): постановка задачи.

§ 3.3. Расчёт дифракционного растра РАДО.

§ 3.4. Экспериментальные исследования РАДО.

§ 3.5. Обсуждение и возможные области применения РАДО.

§ 3.6. Выводы по главе 3.

Г Л А В А 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХФОКУСНОЙ-ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ФАЗОВЫМИ ЗОННЫМИ ПЛАСТИНКАМИ И МИКРОСКОПА НА ЕЁ ОСНОВЕ.

§ 4.1. Традиционные оптические системы и микроскопы.

§ 4.2. ЗП как элементы двухфокусных систем.

§ 4.3. Обоснование оптической схемы двухфокусного микроскопа.

§ 4.4. Экспериментальное исследование оптических характеристик двухфокусных систем.

§ 4.5. Выводы по главе 4.

Г Л А В А 5. ДИФРАКЦИОННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ С УВЕЛИЧЕННОЙ ГЛУБИНОЙ ФОКАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ.

§ 5.1. Возможности аксиконной фокусировки.

§ 5.2. Расчёт дифракционных аксиконов.

§ 5.3. Анализ распределения интенсивности в фокальном отрезке аксиконов.

§ 5.4. Расчёт зонных пластинок с увеличенной глубиной фокуса.

§ 5.5. Методика и результаты экспериментального исследования оптических характеристик фокального отрезка аксикона и ЗП с увеличенной глубиной фокуса.

§ 5.6. Выводы по главе 5.

Г Л А В А 6. МОДУЛИРОВАННЫЕ ЗОННЫЕ ПЛАСТИНКИ.

§ 6.1. Методы преобразования формы каустики лазерных пучков.

§ 6.2. ЗП с кольцевым импульсным откликом.

§ 6.3. Формирование распределения интенсивности в фокальном пятне модулированных зонных пластинок.

§ 6.4. Дифракционные /в линзы.

§ 6.5. Экспериментальное исследование функции рассеяния точки и изображающих свойств модулированных ЗП.

§ 6.6. Моделирование прямого метода регистрации "звёзд" в ядерной фотоэмульсии при помощи ЗП с кольцевым импульсным откликом.

§ 6.7. Перераспределение интенсивности в фокальных областях аксикона путём угловой модуляции его структуры.

§ 6.8. Модуляция дифракционной структуры в пределах одного периода ДОЭ: дифракционные делители пучка.

§ 6.9. Выводы по главе 6.

За последние два десятилетия на стыке таких научных дисциплин как голография, вычислительная и физическая оптика, оптическая и микроэлектронная технология сложилось новое научное направление, связанное с созданием и внедрением в оптическое приборостроение новой элементной базы - дифракционных оптических элементов [1-5] (ДОЭ). ДОЭ обладают особыми дисперсионными свойствами и позволяют осуществлять более широкий класс преобразований волновых фронтов и изображений по сравнению с классическими рефракционными и отражательными оптическими элементами.

Строго говоря, развитие дифракционной оптики [6-9] шло на протяжении всего времени существования физики параллельно развитию рефракционных оптических элементов, существенно сдерживаясь отсутствием подходящих материалов и технологий их обработки, которые позволяли бы производить дифракционные решётки с произвольной формой и профилем штриха. С появлением лазеров и ЭВМ начался процесс взаимопроникновения оптики и электроники, одним из следствий которого стало возникновение в конце 60-х годов новых оптических элементов, рассчитанных и выполненных с помощью ЭВМ [9] путём создания на поверхности плёнки с заданным геометрическим микрорельефом (дифракционной структуры) и оптической толщиной, кратной длине волны. Прошедшие с этого времени годы характеризуются взрывообразным развитием технологий опто- и микроэлектроники. Элементная база оптики расширяется вследствие совершенствования технологий изготовления микрорельефов с одной стороны [3, 10-17] и постоянно повышающегося уровня понимания физических основ [8,19-21] функционирования ДОЭ и развития методов их расчёта [1, 2, 4, 22-24] - с другой стороны.

Для ДОЭ разность оптических путей от предмета до изображения не является непрерывной функцией координат на зрачке. В согласии с обобщённым принципом таутохронизма её можно представить в виде е + тЯ, где е - небольшая часть длины волны X, а т - любое целое число. С этой точки зрения обычные оптические системы (т = 0) - частный случай дифракционных. В этом смысле ДОЭ часто называют обобщёнными оптическими компонентами [8, 25]. Они могут осуществлять различные преобразования волновых фронтов и это открывает широкие перспективы их применения для фокусировки [1, 26, 27] оптического излучения в заданную область пространства [2,28-31] с заданным распределением энергии в ней; для коррекции волновых аберраций оптических элементов и систем [1, 4, 32-35]; для геометрических преобразований изображений [3638]; для деления пучков [39-41] и осуществления перекрёстных оптических связей; для создания эталонных асферических волновых фронтов [4, 21, 42].

Использование ДОЭ оказывается полезным прежде всего в тех областях оптического приборостроения, контрольно - измерительной и вычислительной техники, техники связи, бытовой техники, где возможности традиционной оптики и оптической технологии в значительной степени исчерпаны.

Применение вычислительной техники и методов математического моделирования в анализе оптических систем в настоящее время является актуальной проблемой. Лишь благодаря применению вычислительной техники для оптических расчётов и в новых технологических процессах изготовления современных оптических элементов, а также математическому моделированию процесса дифракции световых полей и применению математических методов в исследованиях ДОЭ стало возможно появление и развитие научного направления "Компьютерная оптика".

Методы расчёта ДОЭ определяются их назначением и значительно отличаются один от другого. Общим является вычисление амплитудно-фазовой функции пропускания элемента, кодирование её по модулю 2%, а затем в случае необходимости - оптимизация местоположения границ зон. Функция пропускания определяется из условия максимального подобия распределения интенсивности в зоне дифракции Френеля или Фраунгофера заданному распределению. Подобные обратные задачи в оптике не имеют однозначного решения [2], что и обусловливает наличие и развитие различных методов расчёта. Качество расчёта функции пропускания традиционно характеризуется степенью подобия заданного и вычисленного распределения интенсивности. Зачастую сравнение проводилось лишь путём вычислительного эксперимента, и возможность практической реализации не принималась во внимание. Это было связано с отставанием развития технологий изготовления и отсутствием возможности экспериментальной проверки расчётов. Вместе с тем, по мнению автора, именно технологические ограничения и могут стать тем дополнительным условием, которое обеспечит однозначное оптимальное решение задачи расчёта ДОЭ.

Создание эффективно работающих ДОЭ потребовало проведения углублённого анализа каустик световых полей, изучения их свойств в дальней и ближней зонах дифракции, а также выделения класса ДОЭ - обобщённых зонных пластинок, которые наименее подвержены технологическим ограничениям.

Рефракционные линзы и сферические и цилиндрические зеркала традиционно применяются для фокусировки излучения в дальней зоне дифракции. Свойства их каустик хорошо изучены и известны. Тем не менее существуют оптические элементы, каустики которых изучены недостаточно. В отдельный класс ак-сиконов [43] выделяются аксиально - симметричные оптические элементы, изображающие осевую точку в виде отрезка прямой, расположенного вдоль оптической оси, и не осуществляющие проективных преобразований. К ним относятся тороидальные линзы, круговые дифракционные решётки и пропускающие или отражающие конусы. Аксиконная фокусировка используется для получения оптического разряда в газе [44], для создания опорной световой линии в метрологии [45, 46], для бесконтактных измерений перемещений отражающей поверхности [46], наблюдения изображения треков элементарных частиц [47] и в оптических системах звукозаписи и воспроизведения [48]. Актуальной является разработка методов расчёта [49 - 51] ДОЭ, создающих конические волновые фронты, выполненная в диссертационной работе. В круг проблем, решаемых в диссертации, входит и анализ каустик аксиконов.

Специфические проблемы возникают и при создании дифракционных линз (или зонных пластинок) для оптического приборостроения [1,4]. Зонная пластинка, известная со времён Френеля [6], претерпела множество изменений [7,8,52,53] и в форме профиля и в местоположении границ зон. Однако и в настоящее время продолжается разработка алгоритмов оптимального расчёта зонных пластинок (ЗП) [35]. В диссертационной работе проведена систематизация и сравнительный анализ оптических свойств обобщённых зонных пластинок (ОЗП).

В научной литературе достаточно подробно рассмотрены каустики зонных пластинок, которые формируются различными дифракционными порядками [5557], однако наиболее специфической особенностью ЗП является наличие сложного перераспределения световой энергии в областях между каустиками. В диссертационной работе впервые проведён анализ поля в этих областях и рассмотрены интерференционные свойства ЗП [58].

Ещё Слюсарев Г.Г. доказал [59] возможность расчёта безаберрационной зонной пластинки и нашёл методы такого расчёта. Однако расчётные параметры реализуются только в первом порядке дифракции, что накладывает значительные требования на соответствие расчётных и реально изготовленных формы профиля и границ зон [1,60,61], а так же количество зон в выходном зрачке. До настоящего времени изготовление дифракционных линз, создающих лишь один дифракционный порядок, является сложной и чрезвычайно дорогостоящей задачей [17]. Поэтому актуальным является изучение особенностей каустик ДОЭ, связанных с наличием многих дифракционных порядков (или фокусов у ОЗП), с формой профиля дифракционного штриха, с размером выходного зрачка ДОЭ и создание оптических систем, использующих особенности, присущие только ДОЭ. Данное направление работ входит в исследования, представленные в диссертации.

Решение задачи разработки микроскопа совмещения (например, для установок рентгенолитографии с использованием синхротронного излучения) требует применения оптических элементов, существенно удлиняющих каустику без изменения проективных свойств системы в целом. Известны микроскопы совмещения, состоящие из осветителя с импульсным источником света, микрообъектива, механически связанного с электрическим вибратором, окуляра и электронной схемы синхронизации источника света [62]. В литературе [63] описан микроскоп совмещения, в схеме которого световой поток делится на два канала, имеющих различную оптическую длину, что и позволяет совмещать изображения объектов, расположенных в различных предметных плоскостях. Возможно также использование в схеме обычного микроскопа двухфокусных оптических элементов [64], таких как линза с различной кривизной в верхней и в нижней полуплоскости [65] или система из двух склеенных двоякопреломляющих компонентов [66]. В рамках диссертационного исследования впервые разработана схема микроскопа совмещения [67] на основе оригинальных дифракционных двухфокусных оптических систем [68], использующих свойство многофокусно-сти ЗП. Микроскоп ориентирован на применение в промышленных технологиях.

Отдельный интерес представляют каустики простейших ДОЭ, состоящих из одного отверстия. Миниатюризация оптических приборов привела к необходимости изучения [69, 70] влияния дифракции на местоположение фокуса сходящейся сферической световой волны при различных числах Френеля и формах отверстия. Предпринят ряд попыток [71-73] нахождения приближённой формулы для быстрой оценки величины сдвига фокуса. Однако их точность оставалась недостаточно высокой. Исследования, представленные в диссертации, дают простую физическую интерпретацию дифракционной фокусировки [74] и позволяют ввести концепцию дифракционной оптической силы диафрагмы. Разработан метод построения интерполяционной формулы для отверстия произвольной формы [74-76], предложены простые и достаточно точные формулы для дифракционного сдвига изображения, а также проведены вычислительные эксперименты по изучению сдвига фокуса дифракционных линз.

Одной из перспективных областей применения ДОЭ является офтальмология, а именно - коррекция недостатков зрения. Большинство ДОЭ, предлагаемых для этих целей, предназначены для прямой замены рефракционных элементов [77]. В таком варианте их использования специфические свойства ДОЭ становятся неисправимыми недостатками. К редким исключениям можно отнести лишь двухфокусный искусственный хрусталик [78,79], однако никаких клинических испытаний эта разработка до сих пор не прошла. В рамках диссертационного исследования проведён анализ особенностей зрительного анализатора, связанных с движениями глаз, на основе которого предложены и проведён расчёт растровых апертурно-дифракционных очков (РАДО) для тренировки зрительного анализатора и коррекции недостатков зрения [80, 81]. Действие РАДО основано на использовании дифракционной оптической силы диафрагмы.

Одно из перспективных направлений в развитии дифракционной оптики связано с разработкой ДОЭ, позволяющих изменять форму каустики линзы либо перераспределять энергию в ней [2,28,29,=82]. Это направление связано прежде всего с задачами лазерной обработки материалов и маркировки [30]. Одно из возможных решений задачи заключается в создании ДОЭ, работающих совместно с рефракционными линзами, другое - в модификации структуры ЗП. Разработка и реализация обобщённых зонных пластинок с малыми потерями энергии для перераспределения энергии в фокальном пятне или фокусировки в кольцо входит в круг задач, решаемых в диссертации.

В то время как модификация формы, границ или местоположения зон ЗП позволяют изменять форму каустики или перераспределять энергию в ней, форма и глубина фазового профиля зоны определяют распределение энергии по дифракционным порядкам [1,83], что является одной из ключевых характеристик ЗП. Проблемы оптимизации фазового профиля ЗП тесно связаны с задачами расчёта дифракционных решёток с заданным распределением энергии между дифракционными порядками [84,85]. В диссертационной работе [40] задача расчета дифракционных оптических делителей пучка сформулирована как задача минимизации функции качества и проведена оптимизация профиля периода дифракционной решётки, осуществляющей деление падающего светового пучка на порядки равной интенсивности вплоть до 42-х порядков , с величиной функции качества менее 10 "24. Экспериментальное исследование изготовленных образцов подтвердило высокую устойчивость алгоритма расчёта. Этот результат значительно превосходит все полученные ранее [86,87].

В диссертации также обобщены результаты НИР, выполненных в 1983 -1999 годах под научным руководством и при личном участии автора.

Связь с государственными программами и НИР: работа по теме диссертации выполнялась в соответствии с планами комплексных научно-исследовательских работ Института автоматиьси и электрометрии СО РАН по темам "Разработка и исследование новых функциональных систем и элементов когерентной и нелинейной оптики", гос. per. № 810839026, гос.рег. №80039444; " Разработка фундаментальных проблем создания и совершенствования элементной базы квантовой электроники и перспективной оптики", гос. per. № 01.86.0058729; "Развитие лазерных технологий и соответствующего оборудования субмикронной точности; разработка нетрадиционных элементов фотоники и высокопрецизионных оптико-электронных измерительных систем для научных исследований и машиностроения", гос. per. № 01.9.20 000194; "Физико-технические основы 2-D и 3- D лазерных технологий (новые материалы и элементы для лазерных технологий; сверхразрешение; технологии оптической памяти, синтеза объёмных моделей и изображений, микро- и наноструктурирование материалов). Развитие на их основе базовых лазерных технологий производства новых элементов, приборов и систем двойного применения", гос. per. № 01. 9. 60 013066. Работа проводилась также в соответствие с планами работ по докторантуре НГУ.

Цели работы: включают систематизацию и сравнительный анализ обобщённых зонных пластинок (ОЗП); исследование способов управления каустикой с помощью ОЗП; создание теоретических и практических предпосылок для эффективного применения ОЗП в оптическом приборостроении путём разработки методов анализа и синтеза оптических систем с ОЗП.

Для осуществления целей предусматривается решение задач, связанных с созданием и развитием методов расчёта; оптимизацией характеристик ОЗП, позволяющих видоизменять каустику, как с учётом требований и особенностей оптических систем, в которых они используются, так и с учётом особенностей оборудования, на котором они изготавливаются; математическим моделированием процесса преобразования световых полей; развитием принципов построения новых оптических систем, включающих эти элементы, а так же экспериментальным исследованием физических особенностей распределения световых полей, дифрагированных на этих элементах.

Научная новизна диссертации: состоит в том, что в ней впервые:

1. Развиты в рамках дифракционного приближения Френеля теория дифракционных аксиконов и методы их расчёта.

2. Развита в параболическом приближении Френеля теория дифракции сходящихся световых волн на плоском экране, понятие оптической силы обобщено на случай диафрагмы произвольного размера и формы. Разработана методика нахождения интерполяционной формулы оценки сдвига изображения в случае выходного зрачка произвольной формы. Предложены, разработаны и защищены авторским свидетельством растровые апертурно-дифракионные очки для тренировки зрительного анализатора и коррекции недостатков зрения.

3. Теоретически исследованы закономерности светового поля в окрестности главного фокуса фазовых ЗП, выходной зрачок которых содержит менее 10 зон.

4. Исследованы и обоснованы принципы построения и методика расчёта двухфокусных зонных пластинок. Защищён авторским свидетельством ряд дифракционных двухфокусных оптических систем, состоящих из объективов и специальных зонных пластинок, использование которых в микроскопах совмещения решает задачу одновременного наблюдения двух разнесённых по глубине объектов.

5. Разработана теория и методика синтеза модулированных ЗП с видоизменёнными каустикими. Синтезированы дифракционные структуры элементов, распределение энергии в каустиках которых оптимально для устройств вывода информации из ЭВМ и мезооптических Фурье-микроскопов.

6. Разработаны принципы оптимизации профиля периода структуры дифракционных оптических делителей пучка.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическая ценность работы состоит в том, что развито направление в физической и вычислительной оптике, связанное с применением обобщённых зонных пластинок. Разработаны практические рекомендации по расчёту дифракционной структуры обобщённых зонных пластинок с видоизменённой каустикой.

На основе полученных теоретических результатов и выводов разработаны новые зонные пластинки, устройства и приборы использующие их, в числе которых: растровые апертурно - дифракционные очки для тренировки зрительного анализатора и коррекции недостатков зрения; дифракционная двухфокусная оптическая система для микроскопов совмещения; дифракционные оптические делители пучка. Разработанными очками оснащены клиники г.Новосибирска, оптические устройства используются в технологических процессах совмещения масок (микроскоп совмещения Конструкторско-технологического института научного приборостроения (КТИ НП) Сибирского отделения РАН), в оптико-измерительных головках систем комплексного контроля основных геометрических размеров ЦДР, подготовленных к выпуску в КТИ НП, и в научных исследованиях.

Достоверность полученных результатов обоснована применением апробированных общих методов теории дифракции световых волн; комплексным характером работы; доведением научных исследований каустик до разработки методов расчёта ОЗП и до полностью завершённых систем, допускающих прямые проверки и испытания в реальных условиях; сопоставлением экспериментальных и теоретических результатов.

На защиту выносятся:

1. Разработанные модели и методы расчёта дифракционных аксиконов в области лучевой и волновой оптики, которые позволяют адекватно описывать процесс формирования осевых каустик.

2. Методика нахождения дифракционной оптической силы диафрагмы и результаты анализа дифракции сферических волн на отверстиях в плоском экране.

3. Растровые апертурно-дифракционные очки, у которых размер и форма отверстий на дифракционой маске рассчитываются с учётом характеристик глаза по установленным нами формулам.

4. Закономерности светового поля в окрестности главного фокуса фазовых ЗП, выходной зрачок которых содержит менее 10 зон. Расчёт базовых компонентов двухфокусных дифракционных систем для микроскопа совмещения.

5. Расчет базовых компонентов двухфокусных дифракционных систем для микроскопа совмещения. Двухфокусные дифракционные оптические системы с уменьшенным числом линз и пригодные для встраивания их в схему стандартного микроскопа.

6. Теоретическое и экспериментальное обоснование метода расчёта ДОЭ, заключающегося в представлении структуры ДОЭ в виде ЗП с модулированным периодом, что позволило оптимально синтезировать ДОЭ для фокусировки излучения в кольцо в устройствах вывода информации из ЭВМ и мезооптических системах.

7. Принципы оптимизации профиля периода дифракционной структуры для проектирования дифракционных оптических делителей пучка, которые не только позволяют точно рассчитывать делители, но и обеспечивают высокую устойчивость решения.

Личный вклад. Постановка задач, способы решения и полученные при этом основные научные результаты принадлежат автору. Разработки дифракционных оптических систем на стадиях НИР и практическая реализация их выполнялись сотрудниками научного коллектива под руководством и при непосредственном участии автора.

Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения. Содержит 293 страницы, 19 таблиц, 135 рисунков. Каждая глава посвящена одному виду зонных пластинок и их применениям.

В первой главе даны основные сведения о фундаментальных свойствах современных ДОЭ, проведена систематизация круговых зонных пластинок, изложены их характеристики и определены вопросы, требующие дополнительного рассмотрения в рамках диссертационной работы. В первой главе так же проведено исследование закономерностей светового поля в окрестности фокусов ЗП и введено понятие дифракционной оптической силы диафрагмы.

Во второй главе проведён анализ интерференционных свойств ЗП.

В третьей главе представлены результаты разработки и аппробации растровых апертурно-дифракционных очков и способов тренировки зрительного анализатора.

В четвёртой главе рассматриваются принципы построения дифракционных двухфокусных оптических систем и микроскопов совмещения на их основе.

В пятой главе проведён анализ волновых фронтов, имеющих осевую каустику, развиты алгоритмы и методы расчёта дифракционных оптических элементов, формирующих каустику указанного типа, а так же методы расчёта ДОЭ, удлиняю щих каустику без изменения проективных свойств оптической системы.

В шестой главе развиты алгоритмы и методы расчёта модулированных ЗП, формирующих каустику в дальней зоне дифракции. Представлен метод оптимизации фазового профиля дифракционных оптических делителей пучка. Приведены результаты моделирования прямого метода регистрации "звёзд" в ядерной фотоэмульсии при помощи ЗП с кольцевым импульсным откликом.

В заключении изложены основные результаты и выводы.

16

§ 6.9. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6

1. Совмещение функции фазовых масок и линз возможно путём модуляции дифракционной структуры фазовых зонных пластинок. Распределение амплитуды поля в фокальной плоскости модулированной ЗП пропорционально сумме преобразования Фурье от модулирующей функции и "фоновой засветки".

2. Повышение эффективности процесса записи в лазерных системах регистрации информации достигается путем создания равномерного или кольцевого распределения интенсивности в фокальном пятне.

3. В результате проведённого анализа и расчётов ДОЭ найдено, что кольцевой импульсный отклик имеют несколько модулированных ЗП с различной дифракционной структурой, что позволяет выбирать оптимальный вариант, обеспечивающий требуемые характеристики фокального кольца.

4. Найдены параметры бинарной модулирующей функции, с помощью которой можно преобразовать гауссово в кольцевое или близкое к равномерному распределению интенсивности в фокальном пятне.

5. Предложен метод расчёта структуры зон дифракционной /<9 линзы, основанный на расчёте хода лучей, дополненном обобщённым принципом таутохрониз-ма.

6. Влияние "фоновой засветки" на процесс записи оценивается по отношению /ф интенсивности на оси основного дифракционного порядка к интенсивности фона. Показано, что гф пропорционально квадрату числа Френеля зонной пластинки, квадрату количества ступеней фазового рельефа и дифракционной эффективности главного фокуса.

7. Из проведенных экспериментов следует, что если запись дорожки на фотоматериале с высоким коэффициентом контрастности ведётся световым пятном с кольцевым распределением интенсивности, то ширина дорожки значительно слабее зависит от мощности лазера, чем при использовании гауссова пятна. Преобразование распределения интенсивности в экспонирующем пятне позволяет снизить требования к уровню шумов источника излучения.

266

8. Показано, что происходит оконтуривание изображений объектов, формируемых ЗП с кольцевым импульсным откликов в фурье - системе со сходящимся освещающим пучком света. Информация об ориентации и положении сторон прямоугольной щели, линейной цепочки из нескольких круглых отверстий сохраняется.

9. Результаты моделирования прямого метода регистрации "звёзд" в ядерной фотоэмульсии при помощи мезооптического фурье-микроскопа на основе ДОЭ подтверждают целесообразность разработки реальной системы для быстрого поиска событий. Особенность метода состоит в том, что он даёт многоканальную развертку вершин "звёзд" по глубине слоя ядерной фотоэмульсии.

10. Проведённое рассмотрение подтвердило возможность одновременного формирования двух каустик различного типа с помощью одного ДОЭ. Теоретически и экспериментально показано, что угловая модуляция структуры дифракционного аксикона позволяет получить осевую каустику с минимумом интенсивности на оптической оси.

11. Формулируя задачу расчета дифракционных оптических делителей пучка как задачу минимизации функции качества, и определяя соответствующим образом эту функцию, нам удалось провести оптимизацию профиля периода дифракционной решётки, осуществляющей деление падающего светового пучка на порядки равной интенсивности вплодь до 42-х порядков , с величиной функции качества менее 10"24. Экспериментальное исследование изготовленных образцов показало, что разброс в интенсивностях рабочих порядков делителя на 12 пучков составляет 6% при наличии ошибок изготовления, значительных (до 25%) по отношению к ширине канавки, наиболее узкой в периоде решетки, что характеризует большую устойчивость полученного решения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. С учётом специфики дифракционной структуры проведена систематизация зонных пластинок и найдено единое представление функции пропускания круговых ЗП, позволяющее легко анализировать свойства ЗП.

2. Выявлены закономерности светового поля в окрестности главного фокуса фазовых ЗП с малым числом зон Френеля методом вычислительного эксперимента в рамках приближения Френеля теории дифракции. Показано, что положение максимумов интенсивности поля на оси фокусировки определяется как радиусом рабочего зрачка ЗП, так и количеством ступеней в фазовом профиле зоны.

3. Изучено влияние дифракции на отверстии на местоположение фокуса сходящейся сферической световой волны. Построена теория дифракционного сдвига изображения для точечного источника излучения. Введена концепция дифракционной оптической силы диафрагмы. Найдена дифракционная оптическая сила круглого, квадратного и полигонального отверстия. Построена интерполяционная формула оптической силы диафрагм произвольной формы. Показано, что в случаях, когда диафрагма вытянута в каком-либо направлении, дифракционная фокусировка будет различной по разным осям, то есть несимметричные вытянутые диафрагмы вносят определённый астигматизм.

4. Показано, что при освещении ЗП точечным источником света за пластинкой образуются круговые нелокализованные полосы Френеля и теория интерферометров позволяет провести полный анализ светового поля вне фокальных областей ЗП, а именно она правильно передаёт радиусы полос, их ширину и распределение интенсивности в полосе. В результате рассмотрения дифракции на ЗП в приближении Френеля показано, что после ЗП возможно лишь частичное самопроизвольное воспроизведение поля в смысле периодического распределения интенсивности, период которого совпадает с периодом ЗП, в одной плоскости (гт =2/,). Предложен интерферометр Тальбота на ЗП для визуализации фазовых объектов, измерения показателей преломления и их градиентов.

5. Разработаны и созданы растровые дифракционно-апертурные очки (РАДО), которые обладают оптической силой, и подобно линзовым очкам, создают на сетчатке аметропического глаза четкое изображение. Найдены способы расчета диаметров отверстий, позволяющие согласовать диаметр отверстия с оптической системой глаза и определён оптимальный растр. Показано, что возможно провести полную коррекцию с учётом особенностей рефракции глаза путем видоизменения формы отверстия. Клинические испытания РАДО выявили возможные области применения их в офтальмоэргономике и показали, что они принципиально отличаются от общепринятых способом формирования поля изображения на сетчатке. РАДО снимают спазм аккомодации, частично корригируют астигматизм и улучшают контрастную и цветовую чувствительность и могут быть рекомендованы к широкому применению в качестве тренажёров для зрительного анализатора.

6. На основе анализа основных свойств ЗП показано, что ЗП могут быть использованы в качестве многофокусных элементов оптических систем. Предложены и разработаны три варианта двухфокусных оптических систем, состоящих из объектива и зонных пластинок. Создана оригинальная конструкция двухфокусной системы, легко встраиваемая в стандартный микроскоп, защищенная авторским свидетельством.

Разработана и экспериментально апробирована оптическая схема двухфокусного микроскопа отражения, имеющего следующие характеристики:

- увеличение - до 600х;

- линейное поле зрения - 300 мкм;

- расстояние между предметными плоскостями изменяется от 50 до

80 мкм, в спектральном диапазоне 450 - 625 мм.

В соответствии с требованиями на микроскоп совмещения установок рент-генолитографии проведена оптимизация оптической схемы микроскопа по следующим параметрам: величине линейного поля зрения, допустимому снижению контраста изображения, разности увеличений для предметных плоскостей.

7. Построена новая методика расчёта функции пропускания дифракционных аксиконов. Показано, что специальное распределение интенсивности вдоль фокального отрезка достигается путём согласования распределения интенсивности в поперечном сечении освещающего лазерного пучка и функции пропускания аксикона. В дифракционном приближении рассчитаны функции пропускания и реализована структура зон дифракционных аксиконов 2 типов: обеспечивающих постоянную интенсивность на оптической оси по всей длине фокального отрезка и обеспечивающих постоянное "энергетическое заполнение" в поперечном сечении фокального отрезка. Рассмотрение модулированных аксиконов подтвердило возможность одновременного формирования двух каустик различного типа с помощью одного ДОЭ. Показано, что угловая модуляция структуры дифракционного аксикона позволяет получить осевую каустику с минимумом интенсивности на оптической оси. Экспериментальные исследования каустик изготовленных ДОЭ подтверждают возможность расчётов по предлагаемым методикам. Теоретически и экспериментально показано, что при оптимальном подборе параметров конического аксикона и исходного пучка фокальный отрезок аксикона может служить основой для измерения расстояний. Шкалой в таком приборе служит диафрагма, откалиброванная с учётом влияния дифракции на конце фокального отрезка.

8. Предложено совмещать функции фазовых масок и линз путём модуляции дифракционной структуры фазовых зонных пластинок. Распределение амплитуды поля в фокальной плоскости модулированной ЗП пропорционально сумме преобразования Фурье от модулирующей функции и "фоновой засветки". В результате проведенного анализа найдено, что кольцевой импульсный отклик имеют несколько модулированных ЗП с различной дифракционной структурой, что позволяет выбирать оптимальный вариант, обеспечивающий требуемые характеристики фокального кольца.

9. Теоретически и экспериментально показано, что повышение эффективности процесса записи в лазерных системах регистрации информации может быть достигнуто путем создания равномерного или кольцевого распределения интенсивности в фокальном пятне. Влияние "фоновой засветки" на процесс записи с использованием ЗП оценено по отношению /ф интенсивности на оси основного дифракционного порядка к интенсивности фона. Показано, что /ф пропорционально квадрату числа Френеля зонной пластинки, квадрату количества ступеней фазового рельефа и дифракционной эффективности главного фокуса.

10. Экспериментально доказано, что происходит оконтуривание изображений объектов, формируемых ЗП с кольцевым импульсным откликов в фурье -системе со сходящимся освещающим пучком света. Информация об ориентации и положении сторон прямоугольной щели, линейной цепочки из нескольких круглых отверстий сохраняется. Результаты моделирования прямого метода регистрации "звёзд" в ядерной фотоэмульсии при помощи мезооптического фурье-микроскопа на основе ДОЭ подтверждают целесообразность разработки реальной системы для быстрого поиска событий. Особенность метода состоит в том, что он даёт многоканальную развёртку вершин "звёзд" по глубине слоя ядерной фотоэмульсии.

11. Формулируя задачу расчета дифракционных оптических делителей пучка как задачу минимизации функции качества, и определяя эту функцию с учётом требований технологии и условия предотвращения разбрасывания энергии по высоким порядкам, нам удалось провести оптимизацию профиля периода дифракционной решётки, осуществляющей деление падающего светового пучка на порядки равной интенсивности вплоть до 42-х порядков, с величиной функции качества менее 10"24. Экспериментальное исследование изготовленных образцов показало, что разброс в интенсивностях рабочих порядков делителя на 12 пучков составляет 6% при наличии ошибок изготовления, значительных (до 25%) по отношению к ширине канавки, наиболее узкой в периоде решётки, что характеризует большую устойчивость полученного решения.

12. На основе результатов диссертационной работы созданы методы расчёта и ряд дифракционных оптических элементов, защищённых авторскими свидетельствами и успешно применяемых в различных оптических приборах и оптико-электронных системах.

Результаты диссертационной работы докладывались и представлялись на: I Международном семинаре по оптической обработке изображений (Новосибирск, 1982 г.), IV Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" ( Ленинград, 1984 г.), Всесоюзном семинаре "Голографические оптические элементы и их применение в оптических приборах" (Москва, 1985 г.), Всесоюзной конференции "Современные проблемы физики и ее приложений" (Москва, 1987 г.), Всесоюзном семинаре "Голограммные оптические элементы и их применение в промышленности" (Москва, 1987 г.), V Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1987 г.), III Рабочем совещании "Компьютерная оптика" (Сухуми, 1988 г.), Международной конференции "Голография-89" (Варна, 1989 г.), XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (КиНО 91) (Ленинград, 1991), Международной конференции "Diffractive Optics: Design, Fabrication, And Applications" (Rochester, USA, 1994), Международной конференции "Workshop On Diffractive Optics" (Прага, 1995), Международной конференции "Diffractive Optics"( Савонлинна, Финляндия, 1997), Международной конференции "Diffractive Optics"(íieHa, Германия, 1999), а так же на различных семинарах и совещаниях.

Диссертационная работа выполнена в Новосибирском Государственном университете и в Институте автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской Академии наук.

Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность своим товарищам и коллегам по развитию методов расчёта дифракционной оптики и многотрудным путям её внедрения: научному консультанту, заведующему лабораторией Физики лазеров ИАиЭ СОР АН чл.-корр. РАН С.Г.Раутиану, к. т. н. В.П. Коронкевичу, заведующему лабораторией Лазерных технологий ИАиЭ СО-РАН к. т. н. А.Г.Полещуку, заведующему лабораторией лазерной графики ИАиЭ СО РАН к. т. н. В.П.Бессмельцеву, С.Г.Баеву, А.И.Жилевскому, к. т. н. Е.И.Пальчикову, к. т. н. Г.А.Ленковой, А.М.Рябчуну, И.А.Михальцовой, В.В.Донцовой; неоценима работа по изготовлению опытных образцов, проводимая Ю.И.Юрловым, В.П.Корольковым, Е.Г.Чуриным, А.И.Малышевым. Сущест

273 венный вклад в работу по изготовлению опытных образцов микроскопов внесли сотрудники НПО "Восток" А.Н.Генцелев и В.П.Нагорный, сотрудники ОИЯИ к. т. н. Л.М.Сороко и Д.Бенце.

1. Бобров С.Т., Грейсух Г.И., Туркевич Ю.Г. Оптика дифракционных элементов и систем. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.- 224 с.

2. Гончарский А.В., Попов В.В., Степанов В.В. Введение в компьютерную оптику. М.: Изд-во МГУ, 1991.-312 с.

3. Котлецов Б.Н. Микроизображения: оптические методы получения и контроля. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985.- 240 с.

4. Ган М.А. Теория и методы расчёта голограммных и киноформных оптических элементов. Методическое пособие. Ленинград: Государственный оптический институт, 1984.- 144 с.

5. Сисакян И.Н. Сойфер В.А. Компьютерная оптика. Достижения и проблемы// Сб. Компьютерная оптика. Физические основы/ Под ред. Е.П. Велихова, A.M. Прохорова. М.: МЦНТИ, ИОФАН, 1987,- Вып.1, с. 67-73.

6. Френель О. Избранные труды по оптике. М.: ГИТТЛ, 1955.

7. Р.Вуд. Физическая оптика. Л.-М.: ОНТИ, 1936.

8. Слюсарев Г.Г. Оптические системы с фазовыми слоями// ДАН СССР.- 1957.-т.113, №4.- с.780-782.

9. Lesem L.B., Hirsch P.M., Jordan J.A. The Kinoform: a New Wave-front Reconstruction Device// IBM J. Res. Dev. 1969. - v. 13 - p. 150-153.

10. Lohmann A.W., Paris D.P. Binary Fraunhofer Holograms, Generated by Computer//Appl.Opt. 1967. - v.6, №10. - p. 1739-1748.

11. Lee W.H. Sampled Fourier Transform Hologram Generated by Computer// Appl. Opt. -1970. v.9, №3. - p.639-643.

12. Фотолитография и оптика / Под ред. Федотова Я. А. М.: Сов. радио, 1974. -392 с.

13. Micro-Optics: Elements, Systems and Applications/ Ed. by Herzig H.P. London: Taylor and Fracis, 1997.

14. Gale M.T., Rossi M., Pedersen J. and Schutz H. Fabrication of Continuous Relief Micro - Optical Elements by Direct Laser Writing in Photoresist// Opt. Eng. -1994. -v.33. - p.3556 - 3566.

15. Polar Coordinate Laser Pattern Generator for Fabrication of Diffractive Optical Elements with Arbitrary Structure/ Poleshchuk A.G., Churin E.G., Koronkevich V.P. e.a.// Appl. Opt.- 1999. v. 38, №8. - p.1295-1301.

16. Kenro Miyamoto. The Phase Fresnel Lens// JOSA 1961. - v.51, №1. - p.17-20.

17. Damman H. Blazed Synthetic Phase- Only Hologramms// Optik 1970. - v. 31, №l.-p.95 - 104.

18. Баглай P.Д. Численное восстановление изображений по киноформам и искажённым голограммам// Автометрия 1977. - №2. - с. 17 - 29.

19. Коронкевич В.П., Ленкова Г.А., Михальцова И.А. и др. Киноформные оптические элементы: методы расчёта, технология изготовления, практическое применение // Автометрия 1985. - №1. - с. 4-24.

20. Sweatt W.C. Mathematical Equivalence Between Holographic Optical Elements and an Ultra-High Index Lens// JOSA 1979. - v.69, №3. - p.486 -487.

21. Гончарский A.B, и др. Решение обратной задачи фокусировки лазерного излучения в произвольную кривую// ДАН СССР. 1983. - т.273, №3. - с. 605.

22. Фазовые дифракционные решётки с заданными параметрами. Об одной обратной задаче оптики/ Березный А.Е., Сисакян И.Н., Комаров С.В., Прохоров A.M., Сойфер В.А.//ДАН СССР. 1986. - т.287, №3. - с. 623 - 627.

23. Bryngdahl О. Computer-generated Holograms as Generalized Optical Components// Opt. Eng. 1975. - v. 14, №5. -p. 426.

24. Kimura Y., Sugama S., Ono Y. High Performance Optical Head Using Optimized Holograhic Optical Element// Japanese Journal of Applied Physics. 1987. - v. 26, Suppl. 26-4,-p.131-134.

25. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. Считывание информации с компакт дисков лазерной головкой с дифракционной оптикой// Квантовая электроника. - 1988. - т. 15, №10. - с. 4028 - 4035.

26. Фокусировка излучения в заданную область пространства с помощью синтезированных на ЭВМ голограмм/ Голуб М.А., Карпеев С.В., Прохоров A.M. и др.//Письма в ЖТФ. 1981. -т.7, вып. 10. - с. 618-623.

27. Киноформы: технологии, новые элементы и оптические системы.Часть 2 / Корольков В.П., Коронкевич В.П., Михальцова И.А. и др.// Автометрия 1989. - №4 - с.47 -64.

28. Сивоконь В.П. Формирование световых пучков заданной структуры для задач лазерной технологии: Автореф. дис. . канд. физ. мат. наук. - М: МГУ. - 1986. -18 с.

29. Dale A. Buralli. Using Diffractive Lenses in Optical Desing. In "Diffractive Optics: Desing, Fabrication and Applications", v.l 1, 1994, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, DC, 1994) pp. 44-47.

30. Koronkevich V.P., Nagorniy V.N., Palchikova I.G., Poleshchuk A.G. Bifocus Microscope// Optik. 1988. - Bd.78, N2 - s. 64-66.

31. M.Gan // Proc. SPIE. -1989. v.l 136.- p. 150-154.

32. Faklis D., Morris G.M. Broadband Imaging with Holographic Lenses// Opt.Eng. -1989. V.28, № 6.- p.592 - 598.

33. Lands J., Andres P., Furlan W.D., Pons A. All-diffractive achromatic Fourier transform setup// Opt. Lett. 1994. - v.19. - p. 402-404.

34. Брингдал О. Оптические преобразования// Автометрия. 1983. - № 2. - с. 3034.

35. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. и др. Киноформные оптические элементы с кольцевым импульсным откликом. Новосибирск, 1985. -20 с. - (Препринт/ ИАиЭ СО РАН № 265)

36. Wang M.R., Sonek G.J., Chen R.T., Jonnson Т. Large Fanout Optical Interconnects Using Thick Holographic Gratings and Substrate Wave Propagation// Appl. Optics 1992. - v.31. - p. 236-249.

37. Пальчикова И.Г., Рябчун A.M., Черков Г.А. Дифракционные делители пучка// Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1996.- Вып. 16., с. 44 47.

38. Micro Optics: Elements, Systems and Applications/ Ed. by H.P.Herzig . - London: Taylor and Francis, 1997.

39. Burge J. New Uses of Computer-generated Holograms for Measuring Astronomical Optics. In "Diffractive Optics: Desing, Fabrication and Applications", v.l 1, 1994, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, DC, 1994) pp. 34-37.

40. Mc Leod J.H. The Axicon: a New Type of Optical Element// JOSA. 1954. - v.44. -p. 592-597.

41. Tremblay R., D'Astjns Y., Roy G., Blanshard M. Laser Plasmasoptically Pumped by Focusing with Axicon a C02-TEA Laser Beam in a High-pressure Gas// Opt. Commun. 1979. - v. 28, № 2. - p. 193-198.

42. Dyson J. Optics in Metrology. Oxford, London, New York, Paris: Pergamon Press, 1960.

43. Michaltsova I.A., Nalivaiko V.I., Soldatenkov I.S. Kinoform Axicons// Optik. -1984. Bd.67, №3. - s.267-271.

44. Сороко JI.M. Мезооптика, голография и оптический процессор// Методы и устройства оптической голографии/ Сборник научн. трудов XY Всесоюзн. школы по голографии. Л.: Физ. - техн. ин-т им. А.Ф.Иоффе, 1983. - с. 189205.

45. Brenden В.В. Russell J.T. Optical Playback Apparatus Focusing System for Producing a Prescribed Energy Distribution Along an Axial Focal Zone// Appl.Opt. -1984.-v.23,№19.-p. 3250.

46. Frere Ch., Leseberg D., Bryngdahl 0. Computer-generated Holograms of Three-dimentional Objects Composed of Line Segments// J. Opt. Soc. Am. A. 1986. -v.3, № 5. - p.726-730.

47. Sochacki J., Kolodziejczyk A., Jaroszewicz Z., Bara S. Nonparaxial designing of Generalized Axicons// Appl. Opt. 1992. - v. 31. - p 5326 - 5330.

48. Пальчикова И.Г. Обобщённые зонные пластинки: расчёт, экспериментальное исследование и некоторые применения: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Новосибирск: ИАиЭ СО РАН СССР, 1984. 20 с.

49. Gabor D. // Proc.Roy.Soc. London. 1949.- V.197A. - р.454.

50. Gomez-Reino С., Cuadro J.M., Perez M.V. Elliptical and Hyperbolic Zone Plates// Appl. Opt. 1980. - v. 19, № 9. - p. 1541-1545.

51. K.Minoura, M.Takeoka, S.Minami Optical Design For Laser Scanning Lens// Jpn. J. Opt. 1981.-v. 10.-p. 348.

52. Boivin A. Theorie et calcul des figures de diffraction de revolution.-Paris: Gautier-villars, 1964.-511 p.

53. Horman M.H., Chau H.H.M. Zone Plate Theory Based on Holography// Appl.Opt. -1967.-V.6,№ 2,-p. 317-322.

54. Sussman M. Elementary Diffraction Theory of Zone Plates // J. Opt. Soc. Am.-1960. -28, № 4. p.394-398.

55. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г. Интерференционные свойства зонных пластинок// Автометрия 1994. - №3. - с. 85-100.

56. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1975. - 639 е.

57. Пальчикова И.Г. Влияние ошибок изготовления киноформной линзы на качество изображения// Автометрия 1984. -№6. - с. 104-107.

58. Пальчикова И.Г., Рябчун А. М. О влиянии погрешностей изготовления кино-формов на функцию зрачка// Автометрия 1985. - №6 - с. 38-42.

59. Заявка № 30347525 (ФРГ). Verfahren zur vergrosserung der abbildungstiebe bei Lichtmikroskopen/ G. Stumer. Опубл. 29.04.82.

60. Заявка №2531237 (Франция). Optique bifocale et son utilisation dans un appareil detecteur d'images videofrequence/ Y.-A. Emmanuelli. Опубл. 03.02.84.

61. Ful E.N. X-ray lithography applied to the fabrication of one micrometer n-channel metal oxide semiconductor circuits// Opt. Eng. 1983. - v.22, №2. - 199-202.

62. Пат. 3588227 США, МКИ G02b3/10. Lens System For Focusing Two Spaced Objects On The Same Focal Plane/ T. daaki Yamamoto, Kawasaki-shi, Hiroshi Ta-kenaka. Опубл. 28.06.1971.

63. White A.D. Simple Bifocus Element For Microscope Objective// Appl. Opt. -1977. v.16, №3. - p.549.

64. Коронкевич В.П., Нагорный B.H., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г., Степанов И.В. Бифокальный микроскоп с киноформными оптическими элементами// Автометрия. 1987. - №6. - с. 15-23.

65. А.с. 1312508 СССР, МКИ 4G 02В21/18. Двухфокусная оптическая система / Нагорный В.Н., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. Опубл. в Б.И., 1987, №19.

66. Li Y., Wolf Е. Focal Shift In Diffracted Converging Spherical Waves// Opt. commun. 1981. - V.39, № 4. -P.211.

67. Wang W., Wolf E., Far-zone Behavior of Focused Field in System with Different Fresnel Numbers// Opt. Commun. 1995. - v.l 19. - p.453-459.

68. Szapiel S. Marechal Intensity Formula For Small-Fresnel-number Systems// Optics Letters.- 1983.-V.8. № 6,- P. 327-329

69. Y.Li. Focal Shift Formulae// Optik. 1984. - V. 69,№1. - P. 41-42.

70. Y.Li. A High-accuracy Formula For Fast Evaluation Of The Effect Of Focal Shift // Journal of Modern Optics. 1991. - V. 38, № 9. - P.1815-1819.

71. Пальчикова И.Г., Раутиан С.Г. Дифракционный сдвиг изображения// Оптика и спектроскопия 1999. - том 87, вып.З, N3. - с. 509 - 519.

72. Пальчикова И.Г., Раутиан С.Г. Дифракционная оптическая сила круглой и квадратной диафрагм// Автометрия 1999. - №5. - С.12-19.

73. Пальчикова И.Г., Раутиан С.Г. Дифракционная оптическая сила диафрагмы для расходящихся волн// Оптический журнал 2000.- № 10.

74. Futhey J.A. Diffractive Bifocal Intraocular Lens// In: Holographic Optics: Optically and Computer Generated. Proc. SPIE, 1989. - v. 1052. - p.142.

75. Pat. 464934 US. Ophthalmic Lens With Diffractive Power/ M.H. Freeman. Publ. 10.02.87.

76. Коронкевич В.П., Ленкова Г.А., Искаков И.А., Малышев А.И. и др. Бифокальная дифракционно-рефракционная интраокулярная линза// Автометрия1997. -№6.-с. 26-41.

77. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И. Смотрящий да увидит. Кызыл: Lyceum,1998.- 49 с.

78. Бессмельцев В.П., Баев С.Г., Пальчикова И.Г. Растровые дифракционно -апертурные очки// Автометрия 1997. - N6. - с.57-66.

79. Сисакян И.Н., Сойфер В .А., Компьютерная оптика. Достижения и проблемы// Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.-М.: МЦНТИ, 1987.- Вып.1., с. 5 19.

80. Clair J.J. Synthese optique der filtres d'amplitude et de phase dits "Kinoform"// These de doctirat. Paris: l'Universite de Paris IV, 1972. - p.l 18.

81. Damman H., Gortler K. High Efficiency In-line Multiple Imaging By Means Of Multiple Phase Holograms// Optics Communication 1971. - v.3, N5. - p.312.

82. Бобров С.Т., Котлецов Б.Н., Минаков В.И. и др. Дифракционные решётки с порядками одинаковой интенсивности,- В кн. Голографические системы // Науч. тр. / Новосибирск: НЭТИ, 1978. Вып.2, с. 123-129.

83. Бобров С.Т., Туркевич Ю.Г. Многопорядковые дифракционные решётки с несимметричным профилем периода// Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П Велихова, ак. А.М Прохорова,- М.: МЦНТИ, 1989.- Вып.4., с.38.

84. Березный А.Е., Сисакян И.Н. Синтезированные фазовые элементы для интегральных преобразований когерентных оптических полей// Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1989.-Вып.4., с. 9.

85. Fabrication Of Kinoform Optical Elements/ Koronkevich V.,P., Kirjanov V.P., Kokoulin F.I. et al.// Optik. 1984. - bd. 67, № 3, - s. 257-266.

86. Березный А.Е., Прохоров A.M., Сисакян И.Н., Сойфер В.А. Бессель-оптика// ДАН СССР. 1984. - т. 274, № 4. - с. 802-805.

87. Лукин А.В., Мустафин К.С. Голографические методы контроля асферических поверхностей// ОМП. 1979. - № 4. - с. 53-59.

88. Получение асферических волновых фронтов при помощи машинных голограмм// М.А.Голуб, Е.С.Живописцев, С.В.Карпеев и др.// ДАН СССР. 1980. -т. 253, № 5. - с.1104-1108.

89. Goto К., Mori К., Hatakoshi G., Takahashi S. Spherical Grating Objective Lenses For Optical Disk Pickups// Jap. J. Appl. Phys. 1987. - v. 26, suppl. № 26-4.p.135.

90. Ono Y., Nishida N. Holographic Laser Scanner Using Generalized Zone Plates// Appl. Opt. 1982. - v. 21, № 24, - p. 4542.

91. Haumann H.-J.,Kobolla H.,Sauer F. et al. Optical Bus Based On Light Guiding Plates// Proc. Publ. Jap. Soc. Appl. Phys. and SPIE.-Japan, 1990. № ISBN 4980813-37-9. -p.162-163.

92. Stewens R.F. Zone Plate Interferometres// J.of Modern Optics.-1988.-V.35, № 1.-p.75-79.

93. Shin-ya Hasegawa,Fumio Yamagishi,Hiroyuki Ikeda, and Takefiimi Inagaki. Straight-line Scanning Analysis Of An All Holographic Scanner// Appl.Opt. 1989. -v. 28, №24.-p. 5317-5325.

94. Barret H.H., Horrigan F.A. Fresnel Zone Plate Imaging Of Gamma Rays. Theory // Appl. Opt. 1973. - 12, №11.- p. 2686 - 2702.

95. Kermisch D. Image Reconstruction From Phase Information Only// JOSA. 1970. -v.60, №1. - p.15-17.

96. Тудоровский А.И. Объектив с фазовой пластинкой// Оптика и спектроскопия. 1959. - т.VI, вып. 2. - с. 198 - 210.

97. Herzig Н. P. Diffractive Microoptics in Switzerland. In "Diffractive Optics: Desing, Fabrication and Applications", v.l 1, 1994, OS A Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, DC, 1994) pp. 22 - 25

98. Спектор Б.И., Трубецкой А.В., Щербаченко A.M. Лазерный построитель шаблонов киноформных оптических элементов // Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П Велихова, ак. А.М Прохорова.- М.: МЦНТИ, ИОФАН, 1989.-Вып.4., с. 53-59.

99. Engel A., Herziger G. Computer-drawn Modulated Zone Plates// Appl. Opt. -1973. v.12, №3. - p. 471-479.

100. Lohmann A.W., Paris D.P. Variable Fresnel Zone Pattern// Appl. Opt. 1967. -v.6,№9.-p.1567- 1545.

101. Киноформы: технологии, новые элементы и оптические системы.Часть 1. / Корольков В.П., Коронкевич В.П., Михальцова И.А. и др.// Автометрия 1989. - №3 - с. 91-99.

102. Kinoforms: Technology, New Elements , and Optical Systems./ Koronkevich V.P., Korolkov V.P., Mikhal'tsova I.A., Palchikova I.G. e. a. Novosibirsk, 1989. -55p.- (Preprint of the Institute of Automation and Electrometry Sib.Br.USSR Ac.of Sc.; N421).

103. Коронкевич В.П., Пальчикова И.Г. Современные зонные пластинки// Автометрия 1992. - №1 - с. 86 -100.

104. Soret J.L.//Archives Sci. Phys. Natur. 1875.- V.28.- p. 320.

105. Rayleigh(J.W.Strut)Lord//ScientificPaper.-1902.-V.III.-p.87.

106. Кольер P., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир. - 1973,686 с.

107. Walsh A. Echelette Zone Plates For Use In Far Infrared Spectroscopy// J.Opt.Soc.Am. 1952. - V.42., № 3. - p.213.

108. Goodman J.W.,Silvestri A.M. Some Effect Of Fourier-domain Phase Quantization // IBM Journal of research and development. 1970. - V.14, № 5.-p.478-484.

109. Shulman A.R. Optical Data Processing.- New York: McGraw Hill, 1957.-360 p.

110. Horman M.H.,Chau H.H.M. Zone Plate Theory Based On Holography// Appl.Opt. 1967. - V.6, № 2. - p.317-322.

111. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир.-1970.-с. 364.

112. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука,1970. - 856 с.

113. Stigliani D.J.,Jr. ,Mittra R. and Semonin R.G. Resolving Power Of A Zone Plate // J.Opt.Soc.Am. 1967. - V.57. - p. 610-613.

114. Ora E. Myers, Jr. Studies Of Transmission Zone Plates // J.Opt.Soc.Am. 1965. -V.55 - p. 987-992.

115. Young M. Zone Plates And Their Aberrations // J.Opt.Soc.Am. 1972. - V.62. -p. 972-976.

116. Bottema M. Fresnel Zone-Plate Diffraction Patterns // J.Opt.Soc. Am.- 1969. 59, № 12.-p. 1632-163 8.

117. Кинбер Б.E., Новоселов С.В. Поле в окрестности фокуса// Радиотехника и электроника. 1985. - Т.ХХХ, вып.8. - с.1469-1482.

118. Li Y., Wolf Е. Three-dimentional Intensity Distribution Near The Focus In Systems Of Different fresnel Numbers// J. Opt.Soc. Am. A. 1984. - v. 1,№ 8. - p. 801808.

119. Buralli D.A., Rogers J.R.The Use Of Gaussian Brackets In Holographic Optical Design // J.Opt.Soc.Am. 1987. - V.A4. - p. 17.

120. Stone Т., George N. Hybrid Diffractive- refractive Lenses And Achromats // Appl. Opt. 1988.- V.27. - p. 2960.

121. Weingartner I., Rosenbruch K.J. Chromatic Correction Of Two-and Three-element Holographic Imaging System // Opt.Acta. 1982.- V.29. - p. 519,128. Yuzo Ono, N. Nishida Holographic Zone Plates For f-Q And Collimating Lenses//

122. Appl.Opt. 1986. - V. 25, №5. - p. 794-797.

123. Kato M., Maeda S., Yamagishi F., Ikeda H., Inagake T. Wavelength Independent Grating Lens System // Appl.Opt. 1989. - v.28, № 4,- p.682 - 686.

124. Пальчикова И.Г. Математическое моделирование процесса дифракции световых волн на фазовых зонных пластинках. Новосибирск, 1989. - 16 с.-(Препринт/ ИАиЭ СО РАН № 433)

125. Папулис А. Теория систем и пребразований в оптике. М.: Мир, 1971. - 495 с.

126. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. - 280 с.

127. Справочник по специальным функциям / Под ред. Абрамовича М., Стиган И.-М.: Наука, 1979.- 831 с.

128. Ваганов Р.Б., Каценеленбаум Б.З. Основы теории дифракции. М.: Наука, 1982.

129. Kogelnik Н. // Bell Syst.Tech. J. 1965. - V.44 - р.465 .

130. Исаев А.А., Казарян М.А., Петраш Г.Г., Раутиан С.Г., Шалагин A.M. Эволюция гауссовых пучков и импульсная генерация в лазерах с неустойчивыми резонаторами// Квантовая электроника. -1975. v.2. № 6. - с. 1125 .

131. Jiang X., Lin Q., Wang S. Optimum Image Plane of the Pinhole Camera// Optik. -1994.-v. 97,№1. p.41-42.

132. Lord Rayleigh. On Pinhole Photography. Scientific Papers III. Cambridge U. Press, 1902. - p.429-440.

133. Сивухин Д.В. Общий курс физики, t.IV, Оптика. 2-е изд. М.: Наука. - 1985.

134. Newman Р.А., Rible V.E. Pinhole Array Camera For Integrated Circuits// Applied Optics.- 1966. v.5, № 7. - p. 1225-1228.

135. Cocks E.E. Dark-lens Diffracting Telescope: Novel Concept For Direct Extrasolar Planet Imaging// Optical Engineering. -, 1997. v. 36, № 10. - p. 2921-2924.

136. Hogert E.N., Rebollo M.A., Gaggioli N.G. Directional Image Processing Using a Pinhole Camera With A Rectangular Aperture// Applied Optics. 1991. - v.30, № 11. - p.1361-1365.

137. Palchikova I.G., Rautian S.G.The Diffractive Power Of A Diaphragm// Optics communications. 2000. - v. 174. - p. 1 - 5.

138. Palchikova I.G., Rautian S.G.The Diffractive Optical Power Of An Aperture / In: "Diffractive Optics".- EOS Topical Meeting Digest Series.-Jena, Germany, 1999.-v. 22. p.135-136.

139. Тудоровский А.И. Теория оптических приборов, ч.1. M.-JL: Изд. АН СССР - 1948.

140. Debye P.// Ann.d. Phys. 1909. - v.30. - р . 755.

141. Пальчикова И.Г. Исследование влияния диафрагмирования на местоположение фокуса// Автометрия. 1998. - N2. - с. 26-31.

142. Захарьевский JI.H. Интерферометры. М.: Оборонгиз, 1952.

143. Shmahl G., Rudolph D., GuttmannP., Christ О. Zone Plates For X-ray Microscopy/ In: X-ray microscopy, ed. by G. Zchmahl, D.Rudolph, Springer Series in Optical Sciences.- Springer-Verlag, 1984. v.43, p.87-101.

144. Smart R.N. An Interferometer With Zone Plate// Appl.Opt. 1974.- v. 13, N5. -P.1093-1099.

145. Lohmann A.W. An Interferometer With A Zone Plate As Beam-splitter// Optica acta. 1985.- v.12. - P. 1468-1469.

146. Коломийцов Ю.В. Интерферометры. JI.: Машиностроение. - 1976. - 296 с.

147. Talbot H.F. // Phil. Mag. And J. Sci. London. 1836. - v.9. - p.401.

148. Lord Rayleigh//Phil. Mag. 1881. - v. 11. - p. 196.

149. Cheng Y.-S., Chang R.-C. Theory Of Image Formation Using The Talbot Effect// Appl. Opt. 1994. - v.33, №10. - p.1863.

150. Winthrop J.T., Worthington C.R. Theory Of Fresnel Images// J.Opt. Soc. Am. -1965. v.55, № 4. - p.373-381.

151. Westernholm J., Turunen J., Hattunen J. Fractional Talbot Effect// J.Opt. Soc. Am.A 1994. - v.ll, № 4. - p.1283-1290.

152. Arrizon V., Tepichin E., Outiz-Gutierrez M., Lohmann A.W. Fresnel Diffraction At V4 Of The Talbot Distance Of An Anisotropic Grating// Opt. Commun. 1996. -v.127. - p.171-175.

153. Кислов В.И. Эффект Тальбота и самовоспроизводимость периодического поля между плоскостями Тальбота// Оптика и спектроскопия. 1990. - т. 78, №1. - с.144-147.

154. Montgomery W.D. Self Imaging Objects Of Infinite Aperture// J.Opt. Soc. Am.- 1967.-v.57.-p.772-778.

155. Vera R.R., Kerr D., Santoyo F.M. 3-D contouring of diffuse objects by Talbot projected fringes//J.Modern Optics. 1991. - v.38.- p.1935-1945.

156. Damman H., Groh G., Kock M. Restoration Of Faulty Images Of Periodic Objects By Means Self-Imaging// Appl. Opt. 1971. - v.10. - p.1454-1455.

157. Lohmann A.W., Silva D.E. A Talbot Interferometer With Circular Grating// Opt. Commun. 1972. - v.4, №5. - p.326-328.

158. Silva D.E. Interferometer For Radial And Lateral Derivatives// Appl. Opt. 1972.- v.ll, №11. p.2613.

159. Shakher C., Daniel A.J.P. Talbot Interferometer With Circular Grating For Measurements Of Temperature In Axisymmetric Gaseous Flames// Appl. Opt. -1994. v.33, №25. - p.6068-6072.

160. Yokozeki S., Suzuki Т. Shering Interferometer Using Grating As The Beam Splitter.//Appl. Opt. 1971. - v.10, №7. - p.1575-1690.

161. Kaijun H., Jahns J., Lohmann A.W. Talbot Interferometry With A Vibrating Phase Object// Opt. Commun. 1983 - v.45, №5. - p.295-300.

162. Лобачёв В.В., Соколов В.А. Амплитудно-фазовый датчик светового поля на основе эффекта Тальбота// Оптика и спектроскопия. 1996. - т.81, №1. - с.119-126.

163. Коряковский А.С., Марченко В.М. Датчик волнового фронта на основе эффекта Тальбота//ЖТФ 1981. - т.51, вып.7. - с. 1432-1438.

164. Hamam Н. Talbot Array Illuminator: General Approach// Appl. Opt. 1997. -v.36.-p.2319.

165. Ананьев Ю.А., Соловьёв В.Д. О возможности применения эффекта Тальбо-та в волноводных коаксиальных лазерах// Оптика и спектроскопия. 1998 - т. 85. - с.866-869.

166. Torroba R.D. Zone Plate Periodicities And Talbot Effect// Optik 1990. - v.84, №2. - p.64-65.

167. Boivin A. Theorie et Calcul des Figures de Diffraction de Revolution, Quebec: Gauthier Villars, Les Presses de l'Universite Laval, 1964.

168. Грандштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Гос. изд. физ.-мат.литер. - 1963. - 1100с.

169. Гвоздева М.П., Коркина К.И. Прикладная оптика и оптические измерения. -М.: Машиностроение. 1976.

170. Chau Н.Н.М. Properties Of Two Overlapping Zone Plates Of Different Focal Lengths// J.Opt. Soc. Am. 1970. - v.60, №2 - p.255-259.

171. Chau H.H.M. Moire Pattern Resulting From Superposition Of Two Zone Plates// Appl. Opt. 1969. - v.8, №8. - p.1707-1712.

172. Oster G., Wasserman M., Zwerling C. Theoretical Interpretation Of Moire Patterns// J.Opt. Soc. Am. 1964. - v.54, №2 - p.169-175.

173. Розенблюм Ю.З. Оптометрия. M.: Медицина. - 1991. - 192 с.

174. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И. Устройство и принцип действия растровых дифракционно-апертурных очков// Сибирский физический журнал. Новосибирск, ИЯФ СОР АН, 1997. - N1, с.21-40.

175. Baev S.G., Bessmeltsev V.P., Palchikova I.G. Diffractive Spectacles/ In Diffrac-tive Optics. EOS Technical Digest Series. - Savonlinna, Finland, 1997. -v. 12. - p. 256 - 257.

176. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И., Бессмельцев В.П., Баев С.Г. Растровые дифракционно апертурные маски для коррекции недостатков зрения// Сб. Компьютерная оптика. Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова,- М.: МЦНТИ, 1997.- Вып. 17., с.37-43.

177. Патент RU (11) № 2138837 Растровая дифракционно-апертурная маска для коррекции недостатков зрения/ Пальчикова И.Г., Баев С.Г. Опубл. 1997.

178. US Pat. № 4,012,129 Optical device for pre-operative cataract patients/ Byler W.H- Опубл. 1977.

179. US Pat. № 4,249,803 Optical device for pre-operative cataract patients/ Byler1. W.H. -Опубл. 1981.

180. US Pat. № 3,967,885 Optical device for post-operative cataract patients/ Byler W.H. Опубл. 1976.

181. Чуриловский B.H. Теория оптических приборов.- М.: Машиностроение. -1966.

182. Урмахер JI.C., Айзенштат Л.И. Очковая оптика.- М.:Медицина. 1982.

183. Хвольсон О.Д. Курс физики,- Петроград: Издание Риккера. 1918.

184. Baev S.G., Bessmeltsev V.P., Vydrin L.V., Maksimov I.A. Precision laser heat-mode recording image generator// Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing.-^.-N 5.-p.3-11.

185. Линдсей П., Норман Д. Переработка информации у человека. М.: "Наука", 1974.

186. Панов В.А., Андреев Л.Н. Оптика микроскопов. Л.: Машиностроение, Ле-нингр. отд-ние, 1976. - 430с.

187. Креопалова Г.В., Пуряев Д.Т. Исследование и контроль оптических систем. -М.: Машиностроение, 1978. 224с.

188. Siegman А.Е. Quase Fast Hankel Transform// Optics Letter. 1977. - v.l, №1. -p.13-15.

189. Agrawal G.P., Lax M. End Correction In The Quase Fast Hankel Transform For Optical-Propagation Problems// Optics Letter. 1981. - v.6, №4. - p. 171-172.

190. Компьютеры в оптических исследованиях/ Под ред. Фридена Б. М.: Мир, 1983.-485с.

191. Пальчикова И.Г. Синтез фазовой структуры киноформных аксконов. Новосибирск, 1986. - 17 с. -(Препринт/ИАиЭ СОР АН СССР №328)

192. Пальчикова И.Г. Киноформные коноидные аксиконы// Автометрия. 1988. -№6. - с.78 - 82.

193. Palchikova I.G., Koronkevich V.P. Kinoforms With Increased Depth Of Focus// Optik. 1991. - V.87, №2. - p. 91-93.

194. Palchikova I.G. Comparison Of Caustic For Lens And Optical Elements, Forming Diffraction-free Beams// In: Image processing and computer optics. Proc. SPIE, 1994.-v.2363.

195. Пальчикова И.Г. Бездифракционные пучки и их каустики// Сб. Компьютерная оптика / Под ред. ак. Е.П.Велихова, ак. А.М.Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1996.-вып.16,с. 35-39.

196. Пальчикова И.Г., Пальчиков Е.И. К вопросу о "бездифракционных" пучках света// Сб. Сибирский физический журнал. Новосибирск, ИЯФ СОР АН, 1998.-N1, с. 19-29.

197. Пальчикова И.Г., Смирнов С.В. Исследование дифракционных характеристик аксикона методом вычислительного эксперимента// Сб. Компьютерная оптика/ Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1998.-Вып.18., с. 104-110.

198. Palchikova I.G., Smirnov S.V. Diffraction Limitation Of Measurements By Means Axicons// In: Diffractive Optics.- EOS Topical Meeting Digest Series.-Jena, Germany, 1999.- v. 22. p. 260-261.

199. Palchikova I.G. Diffraction-free Beams And Their Caustics// Optics And Lasers In Engineering. 1998. - v. 29, №4-5. - p. 333-342.

200. Koronkevich V.P., Mikhaltsova I.A., Churin E.G., Yurlov Yu. I. Lensacon // Applied Optics 1995. - v. 34, №25. - p. 5761 - 5772.

201. Conical Optical Element Metrology// Opt. Eng. 1982. - v.21, №6. - p. 959 -1082.

202. Коробкин В.В. и др. Фокусировка гуассовых и гипергауссовых лазерных пучков аксиконами для получения сплошных лазерных искр // Квантовая электроника. 1986. - т. 13, №2. - с. 265 - 271.

203. Lit F.W.Y., Tremblay R. Focal Depth Of A Trasmitting Axicon // JOSA 1973. -v.63, №4. - p.445-449.

204. Волкова H.A., Коробкин B.B., Малышев Е.Ю. и др. Фокусировка лазерного излучения аксиконами. Москва, 1983. -31 с. - (Препринт/ АН СССР, ИВТАН; № 5-126)

205. Mavaddat R. Development Of Optically Excited Soft X-ray Laser Technics: A Travelling Wave Lens// Opt/ Commun. 1978. - v.25, №2. - p. 215 - 219.

206. Leseberg D. Computer Generated Holograms: Cylindrical, Conical And Helical Waves// Appl. Opt. 1987. - v. 26, № 20ю - p. 4385 - 4388.

207. Боровиков B.A., Кинбер Б.Е. Геометрическая теория дифракции. М.: Связь, 1978.-248 с.

208. Fujiwara Shiro. Optical Properties Of Conic Surfaces. 1. Reflecting Cone// JOSA. 1962. - v.52, №3. - p. 287 - 294.

209. Sochacki J., Bara S., Jaroszewicz Z., Kolodziejczyk A. Phase Retardation Of The Uniform-Intensity Axilens// Opt. Lett. 1992. - v. 17. - p. 7 - 9.

210. Седухин А.Г. Двухкомпонентная аксиконная фокусировка светового излучения// Автометрия. 1997. - №5. - с.31 - 45.

211. Данилов В.А., Кулькин К.А., Сисакян И.Н. Фокусаторы в отрезок, составляющий произвольный угол с оптической осью// Сб. Компьютерная оптика / Под ред. ак. Е.П.Велихова, ак. А.М.Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1992.-вып.10 -11, с. 48 68.

212. McLeod/ JOSA. 1960. - v. 50. - p. 166.

213. Staronski L.F., Sochacki J., Jaroszewics Z., Kolodziejczyk A.// JOSA. 1992. - v. A9.-p.2091.

214. Staronski L.F., Sochacki J., Jaroszewics Z., Kolodziejczyk A.// Opt. Lett. 1993. -v.18. - p.1893.

215. Jaroszewics Z., Kolodziejczyk A., Mouriz D. Analytical Design Of Computer Generated Holograms For Nonplanar Curves Reconstruction// In: Nonconventional Optical Imaging Elements. Proc. SPIE, 1993. - v.2169. - p.45- 54.

216. Реди Дж. Промышленные применения лазеров.- М.: Мир, 1981. 638 с.

217. Simmons W.W. Optical Beam Shaping Device Using Polarization Effects// Appl. Opt. 1974. - v.13, №7. - p. 1629 - 1632.

218. Ogland J. Mirror System For Uniform Beam Transformation In High-power Annular Lasers// Appl. Opt. 1978. - v. 17, №18. - p. 2917 - 2923.

219. Rhodes P., Shealy D. Refractive Optical System For Irradiance Redistribution Of Collimated Radiation: Their Desing And Analysis// Appl. Opt. 1980. - v.19, №20. -p. 3545 - 3553.

220. Shafer D. Gaussian To Flat-top Intensity Distributing Lens// Optics And Laser Technology. 1982. - v.14, №3. - p.159 - 160.

221. Пат.3705758 США МКИ G02fl/28. Apparatus For Controlling A Beam Of Coherent Electro-magnetic wave/ Haim Haskal. Опубл. 30.12.1969.

222. Veldkamp W. Laser Beam Profile Shaping With Binary Diffraction Gratings// Opt. Commun.- 1981. v.38, №5 - 6.-p.381 - 386.

223. Голуб М.А., Дегтярёва В.П., Климов А.Н. и др. Машинный синтез фокусирующих элементов для С02 лазера// Письма в ЖТФ. 1982. - т.8, вып.8. - с.449 -451.

224. Воронцов М.А., Кудряшов И.А., Шмальгаузен В.И. Адаптивный метод синтеза фокусатора когерентного излучения. Москва, 1987. - 5 с. - (Препринт. Физический ф-т МГУ; №01/1987)

225. Gallagher N.C., Sweeney D.W. Infrared Holographic Optical Elements With Applications To Laser Material Processing // IEEE Jornal Of Quantum Electronics. -1979. v. QE-15, №12. - p.1369 - 1381.

226. Eu J., Lohmann A. Isotropic Hilbert Spatial Filtering// Opt. Commun. 1973. -v.9, №3. - p. 257 - 260.

227. Riox М., Tremblay R., Belanger Р.А. Linear, Annular And Radial Focusing With Axicon And Application To Laser Maching// Appl. Opt. 1978. - v. 17, №10. -p.1532 - 1536.

228. Belanger P., Riox M. Ring Pattern Of A Lens-axicon Doublet Illuminated By A Gaussian Beam// Appl. Opt. 1987. - v. 17, №7. - p.1080 - 1086.

229. Fedotowsky A., Lehovec K. Optimal Filter Desigh For Annular Imaging// Appl. Opt. 1974. - v.13, №12. - p. 2919 - 2923.

230. A.c. 708807 СССР, МКИ G01T5/10. Способ просмотра ядерной фотоэмульсии/ Л.М.Сороко. Опубл. Бюлл. ОИ ПОЗ, 1981, №11.

231. Астахов А .Я., Сороко Л.М. Стереоскопический мезооптический Фурье-микроскоп для ядерной фотоэмульсии. Дубна, 1985. - 25 с. - (Препринт/ ОИ-ЯИ; №Р13-85-367).

232. Сороко Л.М. Мезооптика, голография и оптический процессор// Методы и устройства оптической голографии. Л.: Физ.-Тех. институт им. А.Ф.Иоффе АН СССР, 1983. -с. 189 - 205.

233. Лазеры в технологии/ Под ред. М.Ф.Стельмаха. М.: Энергия, 1975. - с. 216.

234. Воскобойников Ю.Е. Обращение уравнения Абеля с использованием кубических сплайнов// Инверсия Абеля и её обобщения/ Под ред. д.ф.-м.н. Н.Г.Преображенского. Новосибирск: ИТПМ СО РАН СССР, 1978. - с.180 -189.

235. Бенце Д., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г., Сороко Л.М. Исследование изображающих свойств киноформа с поперечной мезооптичностью. Дубна, 1986. - 18 с. - (Препринт/ ОИЯИ; №Р 13-86-240).

236. Бенце Д., Пальчикова И.Г., Полещук А.Г., Сороко Л.М. Моделирование прямого метода регистрации "звёзд" в ядерной фотоэмульсии при помощи киноформа с кольцевым импульсным откликом. Дубна, 1987. - 21 с. - (Препринт/ ОИЯИ; №Р 13-87-474).

237. Сороко Л.И. Гильберт оптика. - М., Наука, 1981. - с.159.

238. Brown B.R., Lohmann A.W. Synthesised Binary Holograms// IBM J. Res. Dev. -1969.-№3.-p.l60- 168.

239. Brown B.R., Lohmann A.W. Complex Spartial Filtering With Binary Masks// Appl.Opt. 1966. - v.5, №6. - p.967-970.

240. Gabel R.A., Lin B. Minimization Of Reconstruction Errors With Computer Generated Binary Holograms// Appl.Opt. 1970. - v. 19, №5. - p. 1180-1190.

241. Пальчикова И.Г., Полещук А.Г. Киноформы для лазерных систем записи информации//Тез. докл. V Всесоюз. конф. "Оптика лазеров" (Ленинград, 12-16 янв. 1987 г.). Л.: ГОИ. 1986. - с.269.

242. Голуб М.А., Казанский Н.Л., Сисакян И.Н. и др. Дифракционный расчёт оптического элемента, фокусирующего в кольцо// Автометрия. 1987. - №6. - с.8-15.

243. Бенце Д., Сороко Л.М. Алгоритмы поиска событий в мезооптическом Фурье-микроскопе для ядерной фотоэмульсии. Дубна, 1985. - 13 с. - (Препринт/ ОИЯИ; №Р13-85-137).

244. Бенце Д., Сороко Л.М. Тангенсный алгоритм поиска событий в мезооптическом Фурье-микроскопе для ядерной фотоэмульсии. Дубна, 1985. - 8 с. -(Препринт/ ОИЯИ; №Р 13-85-502).

245. Pal'chikova I.G., Kinoform Conoid Axicons. Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing// 1988. №6. - p.78-82.

246. Пальчикова И.Г. Киноформные оптические элементы с увеличенной глубиной фокуса // Сб. Компьютерная оптика/ Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1989.- Вып.16, с.35 39.

247. Koronkevich V.P., Palchikova I.G. Kinoforms With Increased Depth Of Focus// In: Holographic Optics III: Principles And Applications. Proc. SPIE, 1991. -v.1507.

248. Досколович Л.Л., Котляр В.В., Сойфер В.А. Фазовые дифракционные решётки с заданным распределением интенсивности по порядкам// Письма в ЖТФ. 1991. - т.17, №21. - с.54 - 57.

249. Глотов П.А., Котляр В.В. Расчёт чётной симметричной бинарной решётки для генерации заданного набора дифракционных порядков// Сб. Компьютерная оптика/ Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1999.- Вып. 19, с.74 79.

250. Фидлер Дж.К., Найтингейл К. Машинное проектирование электронных схем, М.:" Высшая школа" , 1985. 216 с.

251. Казанский Н.Л. Исследование дифракционных характеристик фокусатора в кольцо методом вычислительного эксперимента// Сб. Компьютерная оптика/ Под ред. ак. Е.П. Велихова, ак. A.M. Прохорова.- М.: МЦНТИ, 1992.- Вып. 10 -11, с.128 143.

252. Минин И.В., Минин О.В. Дифракционная квазиоптика, М.: "НПО Информ ТЭИ", 1992. 196 с.

253. Koronkevitch V.P., Palchikova I.G. Interference properties of zone plates// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing 1994. - №3. - p. 85-100.

254. Paltchikova I.G. Effect of the Kinoform Lens Fabrication Errors on to Image Quality// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing 1984. - №6. - p. 104107.

255. Pal'chikova I.G., Riabchun A.M. About Influence of Kinoform Fabrication Errors at the Pupil Function// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. 1985. - №6. - p.38-42.293

256. Koronkevitch V.P., Nagorniy V.N., Paltchikova I.G., Poleshchuk A.G., Bifocal Microscope with the Kinoform Optical Elements// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. 1987. - №6. - p.15-23.

257. Pal'chikova I.G., Rautian S.G. Diffraction Shift Of An Image// Optics And Spectroscopy 1999. - v. 87, № 3. - p.510 - 519.

258. Palchikova I.G., Rautian S.G. Diffractive Optical Power Of Circular And Square Apertures// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing 1999 - №5. - p. 10 - 16.

259. Bessmettsev V.P., Baev S.G., Palchikova I.G. Raster Diffractive-aperture Spectacles// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. 1997. - №6/ - p.54 - 62.

260. Koronkevich V.P., Pal'chikova I.G., Modern zone plates// Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. 1992. - № 1. - p.86-101.

261. Palchikova I.G., Rautian S.G.The Diffractive Power Of A Diaphragm// Optics communications. 2000. - v. 174. - p. 1 - 5.

262. Palchikova I.G. Investigation Into The Influence Of Diaphragming On Focus Po-sition//Optoelectronics, Instrumentation & Data Processing. 1998. - №2. - p.26 -31.