[发明专利]光学系统设计的方法及装置

说明书

本申请提供了一种光学系统设计方法及装置，属于光学技术领域。其中，所述方法包括：步骤S1，根据设计要求确定光学系统的初始结构参数；步骤S2，基于光线追迹对所述初始结构参数进行优化，获得理论结构参数；步骤S3，对所述理论结构参数中超透镜的相位进行离散化处理，得到超透镜的离散相位；步骤S4，基于所述离散相位进行光场传播仿真，获得光学系统的像质评价指标；步骤S5，基于满足设计要求的像质评价指标得到目标结构参数；或基于不满足设计要求的像质评价指标重复优化得到所述目标结构参数。通过本申请实施例提供的光学设计方法及装置，实现了折‑超混合系统的设计。

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光学系统设计方法及装置。

背景技术

超透镜是超表面的一种具体应用，通过其上阵列排布的纳米结构对入射光的振幅、频率和相位等进行调制。随着超透镜技术的发展，超透镜与传统的折射透镜相结合的光学系统(也被称为折-超混合系统)的应用越来越广。

由于超透镜的表面具有阵列排布的纳米结构，其相位分布比传统透镜复杂，导致传统的光学系统设计方法难以应用于超透镜和折射透镜混合的光学系统设计中。

因此，亟需一种应用于超透镜和折射透镜混合的光学系统中。

发明内容

为解决现有光学系统设计方法难以应用于折-超混合系统的技术问题，本申请实施例提供一种光学系统设计的方法及装置。

第一方面，本申请实施例提供了一种光学系统设计方法，所述方法包括：

步骤S1，根据设计要求确定光学系统的初始结构参数；

步骤S2，基于光线追迹对所述初始结构参数进行优化，获得理论结构参数；

步骤S3，对所述理论结构参数中超透镜的相位进行离散化处理，得到超透镜的离散相位；

步骤S4，基于所述离散相位进行光场传播仿真，获得光学系统的像质评价指标；

步骤S5，基于满足设计要求的像质评价指标得到目标结构参数；或基于不满足设计要求的像质评价指标重复优化得到所述目标结构参数。

可选地，所述步骤S2包括：

步骤S201，初始化光学系统的所述初始结构参数；

步骤S202，初始化光线追迹参数；

步骤S203，针对W工作波长、M个视场、每个视场下N条光线进行第w个波长、m个视场下的第n条光线进行光线追迹；其中，w＝1，…，W；m＝1，…，M；n＝1，…，N；

步骤S204，计算能量包围圆半径，从而计算目标函数的值。

可选地，所述基于光线追迹对所述初始结构参数进行优化包括使所述目标函数达到最小值；

其中，所述目标函数满足：

Tar＝∑_i＝1c_iR_EE(FOV_I)；

其中，Tar为所述目标函数，c_i为各视场下的权重因子，R_EE(FOV_i)第i个视场下的能量包围圆半径。

可选地，所述步骤S3包括：

步骤S301，根据所述理论结构参数中超透镜上纳米结构在不同波长下的所需相位，在纳米结构数据库中选择纳米结构。

可选地，所述步骤S3包括：

步骤S401，将超透镜表面的纳米结构的离散相位根据超结构单元大小和排列方式插值，并将折射透镜等效为平面相位；