Институт систем обработки изображений РАН, 2 Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) (СГАУ)Аннотация Рассматривается формирование изображений дифракционной линзой. Проведён анали-тический и численный расчёт формирования изображений при освещении дифракционной линзы излучением с различными длинами волн в параксиальной и непараксиальной волно-вых моделях. Рассмотрены как многоуровневые, так и квантованные дифракционные лин-зы. Приводятся результаты вычислительного и натурного экспериментов.Ключевые слова: дифракционная многоуровневая линза, формирование изображения в оптической системе, хроматическая аберрация. ВведениеДифракционная линза имеет ряд преимуществ пе-ред линзой рефракционной по таким параметрам, как масса, размер, простота тиражирования линзы для формирования несферического сходящегося волнового фронта. В связи с этим дифракционная линза интерес-на как оптический прибор для различных приложений. Большинство имеющихся работ, как правило, рассмат-ривают дифракционную линзу либо как дополнитель-ный элемент для компенсации хроматической аберра-ции рефракционной изображающей системы Исследований применения дифракционной линзы для формирования изображений значительно меньше. При этом, как правило, основное внимание уделяется особенности изготовления такой линзы [12 -14], а не качеству формирования изображения. Кроме того, су-щественно ограничивается спектральный диапазон [14].В настоящей работе рассматривается формирова-ние изображений в некогерентном свете с помощью дифракционной линзы. В некогерентном случае объ-ект во входной плоскости представляется как набор точечных источников, от которых в параксиальном случае распространяется параболическая волна, а в непараксиальном -сферическая.

Article is devoted to simulation of hyperspectrometer based on the use of linear variable filters. We regarded possibilities of recovery of spectral pixels of images based on the solution of the integral equation. The paper presents estimates of the size of the scattering spots depending on the parameters of the spectral filter. Numerical results showed that a significant deterioration in resolution occurs only in the case of short-optical systems.

We present a method of designing diffractive optical elements for transforming and focusing surface plasmons. The method is based on a phase modulation of the surface plasmon provided by the dielectric block with varying geometric parameters located on the interface. The problem of SP diffraction by a dielectric block is solved using the rigorous coupled wave analysis. We demonstrate that the modulation can be implemented not only by changing the length of the dielectric block at fixed height, but also by changing the height at fixed length as well as by simultaneous changing of both parameters. The height modulation and combined height–length modulation are believed to be considered for the first time. As an example, the design of diffractive elements for focusing surface plasmons is considered. It is demonstrated that combining the height and length modulations allows us to increase the diffraction efficiency by more than 10%.

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) (СГАУ), Институт систем обработки изображений РАН Аннотация Статья посвящена моделированию гиперспектрометра, основанного на использовании фильтров с линейно-изменяющимися параметрами. В работе приведены оценки размеров пятна рассеяния в зависимости от параметров спектрального фильтра. Результаты были получены с помощью разложения падающего излучения по векторным Бесселевым волнам. Численный расчёт показал, что значительное ухудшение разрешения имеет место только в случае короткофокусных оптических систем. Ключевые слова: гиперспектрометр, фильтр с линейно-изменяющимися параметрами, слоистая среда, уравнения Максвелла, Бесселевые пучки.

It is analytically and numerically shown that nonparaxial mode laser beams propagating along the axis of a crystal demonstrate the periodic change of intensity connected with an interference of ordinary and extraordinary beams. For Bessel beams the oscillation period inversely proportional to a square of spatial frequency of a laser beam and a difference of dielectric permittivity. For the linearly-polarized radiation there is a periodic redistribution of energy between two transversal components, and for beams with circular polarization energy is pumped from an initial beam into the vortex beam of the second order and vice-versa. The received dependence allows to select parameters of an incident beam with length of a crystal for full transformation to the vortex beam. For Gaussian beams similar periodic changes have nonlinear character. Laguerre-Gaussian laser modes with high radial order show a behavior close to Bessel beams on small distances. With increase of a distance the length of a period is increasing and the beam is astigmatically deforming.