| Список основных обозначений | 8 |
| Предисловие | 9 |
| |
| Глава 1. Введение в компьютерную оптику |
| |
| 1.1. Функциональные возможности зонированных дифракционных |
 оптических элементов (ДОЭ) | 11 |
| 1.2. Границы зон и фазовые функции оптических элементов | 15 |
| 1.3. ДОЭ, реализуемые методами цифровой голографии | 20 |
| 1.4. Геометрооптический расчёт ДОЭ | 27 |
| 1.5. Дискретизация и квантование фазы ДОЭ | 33 |
| 1.6. Компьютерное проектирование ДОЭ | 43 |
| 1.7. Заключение | 46 |
| Литература к главе 1 | 47 |
| |
| Глава 2. Итеративные методы расчёта ДОЭ |
| |
| 2.1. Введение | 49 |
| 2.2. Алгоритм уменьшения ошибки | 50 |
| 2.3. Алгоритм входа-выхода | 52 |
| 2.4. Адаптивно-аддитивный алгоритм | 53 |
| 2.5. Адаптивно-мультипликативный алгоритм | 60 |
| 2.6. Адаптивно-регуляризационный алгоритм | 64 |
| 2.7. Градиентный алгоритм расчёта фазы ДОЭ | 67 |
| 2.8. Применение итеративных алгоритмов для расчёта ДОЭ | 71 |
| 2.8.1. Расчёт ДОЭ, фокусирующих в радиально-симметричные области |
| фурье-спектра | 71 |
| 2.8.2. Расчёт дифракционных аксиконов, формирующих осевые |
| световые отрезки | 75 |
| 2.8.3. Расчёт радиально симметричных ДОЭ с квантованной фазой | 77 |
| 2.8.4. Многопорядковые фазовые бинарные дифракционные решётки | 81 |
| 2.8.5. Многоуровневые фазовые дифракционные решётки | 87 |
| 2.8.6. Фазовые ДОЭ, фокусирующие в объём и на поверхность тел |
| вращения | 93 |
| 2.8.7. Фокусировка гауссова пучка в квадрат | 103 |
| 2.8.8. Фокусировка в кольцо | 110 |
| 2.8.9. Композиционные ДОЭ, формирующие контурные изображения | 116 |
| 2.8.10. Квантованные ДОЭ для фокусировки в заданную двумерную |
| область | 122 |
| 2.8.11. Квантованные ДОЭ для формирования амплитудно-фазовых |
| распределений | 134 |
| 2.9. Заключение | 137 |
| Литература к главе 2 | 138 |
| |
| Глава 3. Электромагнитный подход к расчёту дифракционных |
| оптических элементов |
| |
| 3.1. Дифракция на отражающих решётках со ступенчатым профилем | 142 |
| 3.2. Дифракция на отражающих решётках с непрерывным профилем | 149 |
| 3.3. Дифракция на пропускающих диэлектрических решётках | 158 |
| 3.4. Градиентные методы решения обратной задачи расчёта |
| дифракционных решёток | 175 |
| 3.4.1. Расчёт отражающих решёток со ступенчатым профилем | 175 |
| 3.4.2. Расчёт диэлектрических бинарных решёток | 178 |
| 3.4.3. Расчёт отражающих решёток с непрерывным профилем |
| в приближении Рэлея | 188 |
| 3.5. Дифракция на отражающих двумерных структурах | 192 |
| 3.5.1. Дифракция света на криволинейной зоне | 192 |
| 3.5.2. Дифракция на двумерной отражающей бинарной решётке | 199 |
| 3.5.3. Дифракция на двумерных пропускающих диэлектрических |
| структурах | 201 |
| 3.6. Градиентный метод синтеза ДОЭ | 210 |
| 3.7. Асимптотический анализ дифракции на зонированных структурах | 212 |
| 3.7.1. Решение задачи дифракции на одномерных ДОЭ в скалярном |
| приближении | 212 |
| 3.7.2. Решение задачи дифракции одномерных ДОЭ в рамках |
| электромагнитной теории | 219 |
| 3.8. Моделирование распространения электромагнитного излучения |
| методом конечных разностей | 223 |
| 3.9. Анализ прохождения электромагнитного импульса через |
| антиотражающую структуру | 231 |
| 3.10. Заключение | 235 |
| Литература к главе 3 | 236 |
| |
| Глава 4. Технология создания ДОЭ |
| |
| 4.1. Типы фазовых микрорельефов и способы их получения | 238 |
| 4.2. Изготовление ДОЭ методами фотолитографии | 243 |
| 4.2.1. Изготовление фотошаблонов | 243 |
| 4.2.2. Экспонирование и проявление плёнок фоторезиста | 250 |
| 4.2.3. Технология формирования микрорельефа ДОЭ | 253 |
| 4.3. Изготовление ДОЭ методами электронно-лучевой литографии | 262 |
| 4.4. Формирование кусочно-непрерывного микрорельефа | 268 |
| 4.4.1. Методы формирования кусочно-непрерывного микрорельефа | 268 |
| 4.4.2. Механизм рельефообразования на ЖФПК | 270 |
| 4.4.3. Определение оптимальной оптической плотности фотошаблона |
| при рельефной записи на слоях ЖФПК | 273 |
| 4.4.4. Изготовление опытных образцов оптических элементов |
| видимого диапазона | 275 |
| 4.5. Технология травления | 278 |
| 4.6. Формирование дифракционного рельефа с помощью лазерного |
| микроструктурирования алмазных плёнок | 281 |
| 4.7. Копирование микрорельефа ДОЭ | 287 |
| 4.8. Автоматизация экспериментальных исследований и технологических |
| испытаний ДОЭ | 289 |
| 4.8.1. Операции и оборудование, используемые для контроля |
| процесса создания ДОЭ | 289 |
| 4.8.2. Сканирующий зондовый микроскоп в исследовании ДОЭ | 291 |
| 4.8.3. Средства автоматизации испытаний ДОЭ | 293 |
| 4.9. Примеры синтеза ДОЭ и использования программных комплексов | 296 |
| 4.9.1. Программное обеспечение по компьютерной оптике | 296 |
| 4.9.2. Примеры синтеза ДОЭ | 300 |
| 4.10. Заключение | 305 |
| Литература к главе 4 | 306 |
| |
| Глава 5. Фокусаторы |
| |
| 5.1. Введение | 310 |
| 5.2. Геометрооптический расчёт фокусаторов в линию | 311 |
| 5.3. Расчёт и исследование геометрооптических фокусаторов | 319 |
| 5.3.1. Дифракционная линза | 320 |
| 5.3.2. Дифракционная цилиндрическая линза | 325 |
| 5.3.3. Фокусатор в кольцо | 327 |
| 5.3.4. Фокусатор в полукольцо | 334 |
| 5.3.5. Фокусатор в поперечный отрезок | 336 |
| 5.3.6. Составной фокусатор в крест | 345 |
| 5.3.7. Фокусатор в продольный отрезок | 347 |
| 5.4. Фокусаторы в двумерную область. Метод согласованных |
| прямоугольников | 350 |
| 5.5. Многофокусные фокусаторы | 356 |
| 5.5.1. Многофокусные бинарные зонные пластинки | 364 |
| 5.5.2. ДОЭ с нелинейно комбинированными фазами | 368 |
| 5.6. Дифракционные многофокусные линзы | 370 |
| 5.7. Двухпорядковые фокусаторы | 375 |
| 5.8. Расчёт спектральных фокусаторов | 378 |
| 5.8.1. Цветоделительные решётки | 378 |
| 5.8.2. Спектральные фокусаторы в набор одинаковых фокальных |
| областей | 381 |
| 5.8.3. Спектральные фокусаторы в различные фокальные области | 384 |
| 5.8.4. Расчёт квантованных спектральных ДОЭ | 386 |
| 5.9. Заключение | 391 |
| Литература к главе 5 | 391 |
| |
| Глава 6. Селекция мод лазерного излучения |
| |
| 6.1. Моды лазерного излучения | 394 |
| 6.1.1. Модовые пучки в скалярном приближении | 394 |
| 6.1.2. Возбуждение мод в оптических волокнах и резонаторах | 397 |
| 6.1.3. Метод комплексного эйконала | 399 |
| 6.1.4. Амплитудно-фазовые соотношения для модовых пучков |
| в свободном пространстве | 402 |
| 6.1.5. Гауссовы и бесселевы моды | 408 |
| 6.1.6. Гауссовы моды в пассивных резонаторах и градиентных |
| волокнах | 413 |
| 6.2. Формирование и селекция мод лазерного излучения с помощью ДОЭ | 414 |
| 6.2.1. Постановка задачи синтеза ДОЭ, согласованных с модами |
| лазерного излучения | 414 |
| 6.2.2. Методы расчёта фазовых моданов | 417 |
| 6.2.3. Расчёт одномодовых моданов | 417 |
| 6.2.4. Построение итеративной процедуры расчёта одномодового |
| модана | 419 |
| 6.2.5. Быстрый расчёт ДОЭ, формирующего заданное одномодовое |
| распределение радиальных мод | 422 |
| 6.2.6. Расчёт ДОЭ, формирующих группу мод лазерного излучения | 428 |
| 6.2.7. Организация многоканальной связи в идеальной |
| линзоподобной среде с минимальными потерями энергии | 434 |
| 6.2.8. Расчёт ДОЭ для анализа поперечно-модового состава пучков |
| когерентного излучения | 440 |
| 6.2.9. Результаты экспериментального исследования |
| фундаментальных свойств гауссовых мод с помощью ДОЭ | 443 |
| 6.2.10. Натурное исследование возможности уплотнения каналов |
| оптической связи с помощью селективного возбуждения мод |
| Гаусса-Эрмита | 449 |
| 6.2.11. Расчёт ДОЭ, согласованных с модами градиентных волокон |
| с непараболическим профилем | 453 |
| 6.3. Применение ДОЭ в системах сбора, передачи и хранения информации | 455 |
| 6.3.1. Повышение пропускной способности систем оптической связи | 455 |
| 6.3.2. Волоконно-оптические датчики | 458 |
| 6.3.3. Экспериментальное исследование датчика микроперемещений, |
| основанного на использовании модана | 460 |
| 6.3.4. Применение ДОЭ для коллимации излучения |
| полупроводникового лазера | 463 |
| 6.3.5. Дифракционные делители пучка | 464 |
| 6.4. Заключение | 465 |
| Литература к главе 6 | 466 |
| |
| Глава 7. Световые пучки с периодическими свойствами |
| |
| 7.1. Некоторые типы световых пучков с периодическими свойствами | 469 |
| 7.2. Фазовые формирователи световых полей с продольной |
| периодичностью | 475 |
| 7.3. Алгоритм расчёта ДОЭ для генерации вращающихся многомодовых |
| пучков Бесселя | 484 |
| 7.4. Формирование пары вращающихся бездифракционных пучков с помощью |
| бинарного фазового ДОЭ | 488 |
| 7.5. ДОЭ для формирования многомодовых пучков Гаусса-Лагерра | 495 |
| 7.6. Вращение световых многомодовых пучков Гаусса-Лагерра |
| в свободном пространстве и волокне | 504 |
| 7.7. Формирование вращающихся пучков Гаусса-Лагерра с помощью |
| фазовой бинарной дифракционной оптики | 509 |
| 7.8. Обобщённые эрмитовы световые пучки в свободном пространстве | 517 |
| 7.9. Формирование мод Гаусса-Эрмита с помощью бинарных ДОЭ | 525 |
| 7.10. Самовоспроизведение многомодовых пучков Гаусса-Эрмита | 532 |
| 7.11. Заключение | 538 |
| Литература к главе 7 | 539 |
| |
| Глава 8. Коррекция волновых фронтов |
| |
| 8.1. Проблема создания волновых фронтов | 541 |
| 8.2. Оптические схемы с ДОЭ для анализа асферических поверхностей | 542 |
| 8.3. Расчёт плоского компенсатора | 544 |
| 8.4. Спектральные свойства компенсаторов | 545 |
| 8.5. Характеристика точности эталонного волнового фронта | 547 |
| 8.6. Влияние дискретизации и квантования фазовой функции |
| компенсатора на точность эталонного волнового фронта | 550 |
| 8.7. Формирование волновых фронтов с малым относительным отверстием | 552 |
| 8.8. Осесимметричные компенсаторы | 554 |
| 8.9. Формирование волновых фронтов высших порядков | 556 |
| 8.10. Формирование неосесимметричных волновых фронтов | 558 |
| 8.11. Формирование внеосевых сегментов волновых фронтов вращения | 560 |
| 8.12. Формирование волновых фронтов с заданным распределением |
| интенсивности | 564 |
| 8.13. Итеративные алгоритмы для расчёта ДОЭ, формирующих заданные |
| распределения фазы | 568 |
| 8.14. Практическое использование | 576 |
| 8.15. Заключение | 577 |
| Литература к главе 8 | 577 |
| |
| Глава 9. Применение ДОЭ в светотехнических устройствах |
| |
| 9.1. Перспективы использования в светотехнических устройствах | 579 |
| 9.2. Средства проектирования светотехнических устройств с ДОЭ | 580 |
| 9.3. Моделирование устройств с квантованными ДОЭ | 584 |
| 9.4. Проектирование автомобильных фар с ДОЭ | 585 |
| 9.5. Проектирование компланарных осветителей | 587 |
| 9.6. Результаты испытаний светотехнических устройств с ДОЭ | 592 |
| 9.7. Заключение | 595 |
| Литература к главе 9 | 596 |
| |
| Глава 10. Оптическая обработка информации с применением ДОЭ |
| |
| 10.1. Оптическое формирование признаков изображения | 597 |
| 10.2. Разложение светового поля по ортогональному базису | 599 |
| 10.2.1. Оптимальный базис Карунена-Лоэва | 599 |
| 10.2.2. ДОЭ для разложения функции интенсивности по базису |
| Адамара | 618 |
| 10.2.3. ДОЭ для разложения амплитуды волны с угловыми |
| гармониками | 622 |
| 10.2.4. ДОЭ для разложения пучка по базису Цернике | 629 |
| 10.3. Оптическое построение поля направлений и поля пространственных |
| частот | 637 |
| 10.3.1. Оптическое распознавание дактилограмм | 647 |
| 10.3.2. Оптическая расшифровка интерферограмм | 667 |
| 10.4. Оптическое выполнение преобразования Хоу-Радона | 673 |
| 10.5. Заключение | 676 |
| Литература к главе 10 | 681 |
| |
| Заключение | 684 |
