[發明專利]基于多層衍射光學元件熱特性的消熱差方法

在審

• 申請號: 201510726343.0
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN105242399A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 薛常喜;王菊
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

1.基于多層衍射光學元件熱特性的消熱差方法，其特征是，該方法包括以下四個步驟：

步驟一，根據折射與單層衍射光學元件的光熱膨脹系數推導方法，對光焦度進行相對于溫度微分，推導出分析多層衍射光學元件熱特性的數學模型；

步驟二，根據多層衍射光學元件位相延遲表達式，得到光程差表達式；同時確定多層衍射光學元件的微結構高度值；

步驟三，根據步驟一推導出的多層衍射光學元件的光熱膨脹系數表達式，在笛卡爾坐標系中做出三角形消熱差圖；

步驟四，根據上述的三角形消熱差圖，選擇三角形面積最大的，并結合dOPD/dT的值接近于零和多層衍射光學元件的微結構高度之和較小的要求，實現含有多層衍射光學元件的光學系統消熱差的初步設計。

2.根據權利要求1所述的基于多層衍射光學元件熱特性的消熱差方法，其特征在于，步驟一所述的多層衍射光學元件的熱特性的數學模型為：

式中：為多層衍射光學元件的光熱膨脹系數，m₁，m₂是構成多層衍射光學元件的諧衍射光學元件的衍射級次，α_g1，α_g2是構成多層衍射光學元件的諧衍射光學元件的基底材料的膨脹系數。

3.根據權利要求1所述的基于多層衍射光學元件熱特性的消熱差方法，其特征在于，步驟二所述的光程差即OPD表達式為：

Σi=1NHi(ni(λ)-1)=mλ]]>

上式相對于溫度微分，得到

Σi=1N(αgiHi(ni(λ)-1)+Hi∂ni(λ)∂T)=0]]>

式中：α_gi是構成多層衍射光學元件的諧衍射光學元件的第i層基底材料的膨脹系數，H_i為多層衍射光學元件的微結構高度，λ為工作波長，n_i(λ)是第i層衍射光學元件的基底材料在工作波長λ時的折射率，是表示折射率隨溫度的變化；

所述的多層衍射光學元件的微結構微結構高度H_i通過下面公式可以確定：

H1=λ1(n2(λ2)-1)-λ2(n2(λ1)-1)(n1(λ1)-1)(n2(λ2)-1)-(n1(λ2)-1)(n2(λ1)-1)H2=λ2(n1(λ1)-1)-λ1(n1(λ2)-1)(n1(λ1)-1)(n2(λ2)-1)-(n1(λ2)-1)(n2(λ1)-1)]]>

式中：λ₁，λ₂為設計波長對，n₁(λ₁)、n₁(λ₂)、n₂(λ₁)和n₂(λ₂)分別為基底材料在波長λ₁，λ₂處的折射率。

4.根據權利要求1所述的基于多層衍射光學元件熱特性的消熱差方法，其特征在于，步驟三所述的在笛卡爾坐標系中做出三角形消熱差圖，其橫縱坐標被表示為：

ωi=-Δφiφi=1v]]>

式中：ω_i是材料的色散本領，θ_i是材料的熱色散本領，1/v是阿貝數的倒數，是材料的光熱膨脹系數。