前言
通(tōng)常激光光強分布呈高(gāo)斯型，而在許多(duō)實際應用中，需要将光強分布加以轉換，即光束整形，如呈平頂狀和(hé)環狀等。以往人(rén)們多(duō)用計(jì)算(suàn)全息法實現環形分布，但(dàn)衍射效率低(dī)，難于推廣。近年來(lái)人(rén)們開(kāi)始研究二元光學元件(BOE)在光束整形方面的作(zuò)用。二元光學元件是在計(jì)算(suàn)機制(zhì)全息圖和(hé)相息圖研究發展的基礎上(shàng)，利用計(jì)算(suàn)機設計(jì)和(hé)微電(diàn)子加工技(jì)術(shù)研制(zhì)成的一種高(gāo)效率的新型光學元件。由于它能靈活控制(zhì)波前，因此在光束整形方面有(yǒu)着廣泛的應用前景。
二元光學的優點——高(gāo)衍射效率；獨特的色散性能；更多(duō)的設計(jì)自由度；寬廣的材料選擇；獨特的光學功能。
圖1表面進行(xíng)劃分從而形成一個(gè)二元光學元件
二元光學器(qì)件分為(wèi)主階次和(hé)帶有(yǒu)幾個(gè)次階次的連續界面。在二元光學中，每個(gè)主階次上(shàng)的次階次數(shù)目通(tōng)常設置為(wèi)2、4、8等。GLAD中産生(shēng)二元光學元件命令如下所示：
binary/lens/surface kbeam xrad yrad level nlevels
int2phase/two kbeam1 kbeam2 [2.*pi*(rindex-1)/lambda]
binary/lens/phasescreen ibeams rindex xrad yrad level nlevels
binary/lens/residual ibeams rindex xrad yrad level nlevels
binary/surface kbeam level nlevels
這些(xiē)命令執行(xíng)的是産生(shēng)二元光學的光栅和(hé)透鏡，其二元光學表面可(kě)以由binary/surface 命令産生(shēng)，并直接或者間(jiān)接依靠 int2phase、int2waves、sfocus起着相位屏的作(zuò)用。二元光學表面可(kě)以圖示為(wèi)plot的強度項。
binary/surface 命令能夠将任意分布的光場(chǎng)轉化為(wèi)二元光學器(qì)件的面形。
二元光栅表面計(jì)算(suàn)：
這裏舉一個(gè)二元光栅的例子，它是由二元表面組成，然後對其執行(xíng)“sfocus”命令。表面通(tōng)過具有(yǒu)一定高(gāo)度的強度表現出來(lái)，高(gāo)度的單位為(wèi)厘米，表面的高(gāo)度可(kě)以通(tōng)過任意一個(gè)常規的強度出圖命令顯示出來(lái)。“sfocus”命令将表面的高(gāo)度作(zuò)為(wèi)一個(gè)相位差引入，然後乘以α = n – 1，傳輸距離為(wèi)z，将其設定為(wèi)1。“sfocus”命令還(hái)包括了2π ⁄ λ這一項。次級數(shù)量分别為(wèi)2,4,8和(hé)16，在這樣的單位下，16個(gè)次級分辨率不好，但(dàn)是表面卻可(kě)以以一個(gè)近似光滑的分布顯示出來(lái)。
二元透鏡計(jì)算(suàn)：
下面（a）（b）圖為(wèi)一個(gè)半徑為(wèi)100的正透鏡，焦距為(wèi)200 cm。透鏡的淨孔徑為(wèi)0.225 cm，設計(jì)波長為(wèi)0.6328 um。遠場(chǎng)中的峰值強度顯示在子級階數(shù)上(shàng)，顯示出與光栅相似的漸近行(xíng)為(wèi)。（c）（d）圖說明(míng)了一個(gè)與上(shàng)面正透鏡相似的負透鏡，在虛拟焦距處，遠場(chǎng)位于透鏡後面100厘米處。
下圖展示一個(gè)正負組合二元透鏡，其等圓柱形焦距為(wèi)正負200 cm。并可(kě)利用可(kě)分離傳播和(hé)轉置步驟得(de)到遠場(chǎng)分布。
正負組合透鏡，兩層和(hé)四層
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