红外宽波段多层衍射光学元件衍射效率分析

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1、学号：S13020200硕士学位论文红外宽波段多层衍射光学元件衍射效率分析研究生姓名：王继凯学科、专业：仪器科学与技术二○一六年三月分类号：密级：可公开UDC：_______编号：_______红外宽波段多层衍射光学元件衍射效率分析Theanalysisofdiffractionefficiencyofmulti-layerdiffractiveopticalelementinthebroadinfraredwaveband学位授予单位及代码：长春理工大学10186学科专业名称及代码：仪器科学与技术0804研究方向：仪器总体技术申

2、请学位级别:硕士指导教师：向阳研究生：王继凯论文起止时间：2014.9-2015.12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《红外宽波段多层衍射光学元件衍射效率分析》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工

3、大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要近年来，各种衍射光学元件被广泛应用到各类红外成像系统中，主要由于衍射光学元件能够消色差、消热差、简化系统结构以及提高光学设计自由度等优势。尽管如此，衍射效率依然

4、是制约衍射光学元件在红外成像光学系统中应用的主要因素，特别是在多窗口的红外成像光学系统中的应用，因此有必要研究在红外宽波段内实现高衍射效率的衍射光学元件。本文开始简单介绍了衍射的历史以及衍射系统未来的发展方向，紧接着介绍了衍射成像的理论基础。围绕衍射光学元件的衍射效率进行讨论，追溯衍射效率分析模型，分别为标量衍射理论模型和电磁波理论模型，探讨两种模型的适用范围，分析了单层衍射光学元件，双层衍射光学元件以及谐衍射光学元件的衍射效率。分别分析了入射角、波长、以及温度对衍射元件的影响，尤其针对在红外波段的双层衍射元件，不同的设计波长对衍

5、射效率的影响，得出合适的设计波长最大可以提高15%。根据双层衍射光学元件理论，设计了含有双层衍射元件的中远红外光学系统，其中波红外的传递函数（MTF）在40lp/mm所有视场达到0.6，长波红外在40lp/mm所有视场达到0.2。关键词：衍射效率红外宽波段双层衍射光学元件光学设计IAbstractInrecentyears,variousdiffractiveopticalelementshavebeenwidelyusedinallkindsofinfraredimagingsystem,andthisismostlybecau

6、sethediffractionopticalelementcaneliminatetheapochromat,thermaldifference,simplifythesystemstructureandimprovethedegreeoffreedomofopticaldesign,etc..Inspiteoftheseadvantages,thediffractionefficiencyisstillthemainproblemthatrestrictstheapplicationofdiffractiveopticalel

7、ementsintheinfraredimagingsystem,especiallyintheapplicationofthemulti-windowinfraredimagingsystem.Therefore,itisnecessarytostudythediffractiveopticalelementofthehighefficiencyintheinfraredwideband.Inthispaper,thehistoryofthediffractionandthefuturedirectionofthediffrac

8、tionsystemwereintroduced.Thediffractionefficiencyofseveraldiffractiveopticalelementswasdiscussed,andthediffractionefficiency