概述

本文簡單介紹了OpticStudio中衍射表面的建模以及二元光學Kinoform和二元光學（Binary optics）的區(qū)別。

OticStudio中的衍射建模

Zemax.LLC感謝Mr.Robert E. Fisher先生授權使用其著作《Optical System Design》一書中的分析圖表。

OpticStudio中有許多表面支持在折射光焦度的基礎上添加額外的衍射附加相位。衍射附加相位與表面的矢高以及基底材料的折射率無關，并只對相位產生影響。在OpticStudio中具有衍射效應的所有面型都是基于以下公式進行計算的：

其中m為衍射級次，λ為波長，T為衍射柵格周期（柵格距離d的倒數）。上述公式為斯涅耳公式和衍射附加相位引起的光線偏折量的疊加。一個平面光波斜入射到一個沒有折射光焦度的平面衍射元件時的情況如下圖右所示：

一般情況下，衍射光柵在一個方向上具有固定的光柵周期，常用于光譜儀中。而計算機生成的衍射表面所產生的相位變化可以是任意的，這可以理解為表面上任意空間位置的柵格周期各不相同，因此衍射附加相位可以根據用戶需要自行定義。例如我們可以使用多種面型定義不同衍射元件：

使用可變刻線距離光柵（Variable Line-Spacing Grating）表面模擬啁啾光柵。

使用二元面1（Binary 1）在直角坐標系下用多項式定義光柵。

使用二元面2（Binary 2）在極坐標系下用多項式定義光柵。

使用一系列多項式面型定義幾乎任意形式的多項式來描述光柵間距的變化

使用網格相位面（Grid Phase Surface）在表面上任意（x,y）坐標位置處定義任意相位。

如果OpticStudio中沒有理想的面型，用戶可以編寫用戶自定義面型來描述附加相位。

在以上這些面型中，光線根據定義的衍射附加相位，而產生額外的偏折。在設計過程中，OpticStudio首先計算所需要添加的附加相位分布，然后生成該附加相位分布所需要的光柵結構。在鏡頭設計編輯器中，每個衍射表面的衍射級次必須明確定義。不同衍射級次可以通過多重結構來建模。使用多重結構操作數PRAM即可完成不同衍射級次表面的定義。布局圖結構如下圖所示：