Удосконалення методів проектування дифракційних лінз

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorВасильковська, Інна Олегівна
dc.date.accessioned2019-06-11T12:48:57Z
dc.date.available2019-06-11T12:48:57Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe diffractive lens (DL) is one of the main types of diffractive optical elements (DOEs), which are used in the formation and measurement of the wave front, in optical communication, in the optical recording of information, in optical scanners, in ophthalmology and other fields of science and technology. DL has unique focusing and aberration properties. By their functions, they can partially or completely replace the refractive optics. The main advantages of DL before refractive lenses are their compact size and small weight. The current state of use in the instrumentation of diffractive elements and diffractive lenses, in particular, is considered. It has been shown that the most widespread area of effective use of diffractive lenses is ophthalmology, in which on the basis of diffractive lenses are created intraocular lenses (IOLs) to replace the natural lens of the eye. It is shown the improvement of the multiorder diffractive lenses (MODLs) is relevant at this stage of development by studying their basic properties and studying the characteristics. A systematic analysis of DL shapes has been carried out and substantiated their aberration and focal properties, as well as mass-dimensional characteristics, that makes them indispensable optical elements. DLs have special aberration properties – they are significantly dependent on the wavelength and have a negative dispersion, therefore, it is important to conduct a study of the design of a polychromatic DL image. 23 It is shown that the most important task in the formation of diffractive lenses is to achieve high diffraction efficiency in working diffraction orders, which is determined by the depth and shape of the microrelief on the surface of the DL. The process of forming an image of DL in different diffraction orders during the passage of polychromatic light was investigated. The influence of individual spectral ranges according to the diffraction order of its formation is established. It is shown that the use of several diffractive orders is much more effective than one or two diffractive orders when forming a polychromatic image. The influence of the main types of manufacturing errors of DL on the diffractive efficiency of lenses is evaluated. It is investigate the dependence of the most important characteristic of diffractive lenses – diffraction efficiency on the following parameters: the spectral range of the DL, the change of the angle of incidence of incident light and the manufacturing errors of DL. The diffraction method of calculating DL for the formation of a given intensity distribution in a plane that is perpendicular to the optical axis and is located at a given distance from the element is improved. The method consists in solving the inverse problem of diffraction of light to determine the phase function by using the improved Gerchberg-Sexton error reduction algorithm. The proposed method calculates the DL phase function, which forms the necessary intensity distributions. The method allows to simplify the cumbersome calculations of the Fresnel transform using the built-in functions of the MathCad package. The method of calculating DL with a given transmittance coefficient for determining the position of the lens focal length and its diameter, as well as the calculation of the intensity which a lens creates in a given plane of observation, is developed. The method consists of sequentially computing the given field amplitude in the center of the diffraction pattern in accordance with the Fresnel diffraction theory and the intensity along the optical axis. The study of the received intensity distribution is determined that for such a DL the position of focal points depends on number of bands and focus number. It is shown that the proposed approach to the design of DL can also be applied to the design of phase diffraction gratings, for example, according to a given complex phase coefficient, the calculation of which is carried out on the basis of the Fraunhofer diffraction theory. The method of designing the MODL has been developed, the main idea of which is that, unlike multifocal lenses, which are projected for 0 and 1 order of diffraction, a multi-order lens is designed for neighboring diffraction patterns other than 0 and 1. The proposed method allows you to design a bifocal lens with the possibility to manage energy in focal points using the microrelief thickness factor. The basis of the design method of the MODL with the infinite depth of accommodation is the ability to focus all incident light in the segment on the optical axis with high intensity. The proposed method of calculating MODL as multifocal gives the possibility to design bifocal lenses, the microrelief sizes of which are considerably increased compared to conventional multifocal DLs, and therefore they are more technological. The simple criteria for choosing the phase delay parameter and the numbers of the effective diffraction orders on the basis of the given focal length are described, which allows to calculate the design parameters of the lenses. The bifocal lens, imported by the human eye model, calculated by the above method, can form images of objects located at the distance of the best vision of the human eye and infinite, which shows the possibility of using it as an IOL. An experimental study of the characteristics of diffractive lenses is carried out. The modeling of the optical system with MODL was carried out, in which the lens was an integral part of the diffractive-refractive IOL in the model of the eye. The results of the study of the system optical characteristics have shown the feasibility of using DL for this purpose. The lenses with the main types of manufacturing errors introduced into the ideal profile were simulated. As a result of the computer research of the optical characteristics of the models in the ZEMAX software, it was established that the RMS radius for all cases of the angle of inclination of the vertical wall was almost unchanged, but with increasing angle the diffraction efficiency was reduced. At the experimental stand were performed several series of measurements of intensity distributions, created by the investigated binary DL. On the basis of the obtained data, corresponding distributions of intensity were constructed in the most effective diffraction orders. It is established that the calculated values of diffraction efficiency are sufficiently consistent with the theoretical values, which gives grounds to use an experimental stand for measuring diffraction efficiency.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена разработке новых и усовершенствованию существующих методов проектирования дифракционных линз на основании проектирования их как многопорядковых для уменьшения хроматической аберрации и улучшения аккомодационной способности дифракционных линз. Основываясь на исследованиях свойств многопорядковых дифракционных линз, установлены зависимости интенсивности изображения, сформированной такой линзой, от конструктивных параметров линзы, которые позволяют направлять необходимое количество падающей энергии в необходимые дифракционные порядки. Обоснованы и разработаны новые методы проектирования на основе использование многопорядковых линз для уменьшения хроматическая аберрация и улучшения аккомодационной способности. Установлено, что использование многопорядковых дифракционных линз в сочетании с рефракционной частью можно использовать в офтальмологии как искусственный хрусталик глаза. Разработаны инженерные методы расчета микрорельефа дифракционно-рефракционной интраокулярной линзы, которые могут быть использованы в офтальмологии. Усовершенствован метод расчета многопорядковых дифракционных линз, который позволяет уменьшить их хроматические аберрации. Разработан метод и экспериментальный стенд для исследования дифракционной эффективности бинарной линзы.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена розробці нових та вдосконаленню наявних методів проектування дифракційних лінз на основі проектування їх як багатопорядкових для зменшення хроматичної аберації та покращення акомодаційної здатності дифракційних лінз. На основі дослідження властивостей багатопорядкових дифракційних лінз встановлено залежності інтенсивності зображення, сформованого такою лінзою, від конструктивних параметрів лінзи, що дозволяють направляти необхідну кількість падаючої енергії в потрібні дифракційні порядки. Обґрунтовано та розроблено нові методи проектування на основі використання багатопорядкових лінз для зменшення хроматичної аберації та покращення акомодаційної здатності. Встановлено, що використання багатопорядкових дифракційних лінз у комбінації з рефракційною частиною можна використовувати в офтальмології як штучний кришталик ока. Розроблено інженерні методи розрахунку мікрорельєфу дифракційно-рефракційних інтраокулярних лінз, які можуть бути використані в офтальмології. Удосконалено метод розрахунку багатопорядкових дифракційних лінз, що дозволяє зменшити їх хроматичні аберації. Розроблено метод і експериментальний стенд для дослідження дифракційної ефективності бінарної лінзи.uk
dc.format.page26 с.uk
dc.identifier.citationВасильковська, І. О. Удосконалення методів проектування дифракційних лінз : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 05.11.07 – оптичні прилади та системи / Васильковська Інна Олегівна. – Київ, 2019. – 26 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/27881
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectметоди проектування дифракційних лінзuk
dc.subjectбагатопорядкова дифракційна лінзаuk
dc.subjectдифракційна ефективністьuk
dc.subjectінтраокулярна лінзаuk
dc.subjectdesigning methods of diffractive lensesuk
dc.subjectmultiorder diffractive lensuk
dc.subjectdiffraction efficiencyuk
dc.subjectintraocular lensuk
dc.subjectметоды проектирования дифракционных линзuk
dc.subjectмногопорядковая дифракционная линзаuk
dc.subjectдифракционная эффективностьuk
dc.subjectинтраокулярная линзаuk
dc.subject.udc535.42 (043.3)uk
dc.titleУдосконалення методів проектування дифракційних лінзuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Vasylkovska_aref.pdf
Розмір:
1.46 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ООЕП)
Автореферати (вільний доступ)