بخشی از مقاله
چکیده- با ترکیب ساختار تیغه منطقه ای فرنل دایره ای و خطی، عنصر پراشی جدیدی ایجاد می شود بطوریکه قابلیت تولید دو کانون نقطه ای را داراست، تئوری عنصر ارائه شده مورد مطالعه قرار گرفته و رفتار کانونی آن با استفاده از شبیه سازی نشان داده شده است. ما دو نقطه ی کانونی تولید شده را به راحتی نشان داده ایم . علاوه بر این آزمایش هایی برای تایید نتایج شبیه سازی انجام شده است.
-1 مقدمه
2؛-2 معادلات ریاضی
در سالهای اخیر قطعه جدیدی در زمینه اپتیک توسط دانشمندان که خاصیت کانونی کردن باریکه نور را با توجه به ویژگی پراشی نور دارد، معرفی شده است که بسیار پرکاربرد میباشد. این قطعه پراشی نور که برای اولین بار توسط فرنل با مناطق حلقوی شکل مطرح گردید، بیشترین کاربرد را در زمینه تصویر گیری، میکروسکوپ اشعه X ایفا مینماید.[1-2] به دلیل استفاده و نوع کاربری گوناگون از این قطعه پراشی، FZP با توجه به طول موج مورد آزمایش به صورت ساختارهای یک-بعدیو دو-بعدیطراحی میشوند. [3-4-5] تیغه منطقه ا ی فرنل کلاسیک، عدسی پراشی است که از نوارهای حلقوی روشن و تاریک هم مرکز تشکیل شده است که در صفحه ی کانونی خود تنها فقط یک نقطه کانونی را تشکیل می دهد این در صورتی است که در فرایند تصویر گیری چند-گانه نیازمند بیش ازیک نقطهی کانونی هستیم.
-2 طراحی تیغه منطقه فرنل ترکیبی - CFZP - 1
در این مقاله نوع جدیدی از تیغه منطقهای فرنلی معرفی شده، که ترکیبی از دو تیغه منطقهای فرنل دایرهای و خطی که مدوله می شودو نتیجهی آن ، تولید دو نقطهی کانونی همسان در صفحهی کانونی است. در ادامه با بررسی و تغییر پارامترهای مختلف نشان داده شده، می توان فاصلهی جدایی این دو نقطهی کانونی را نسبت به یکدیگر تغییرداد، بطوری که این تغییرات قابل کنترل باشند.
1؛-2 تئوری
در تیغه منطقه ای فرنل دایرهای کلاسیک - 2 - FZP، توزیع شدت نور در صفحهی کانونی بصورت یک نقطه - لکه - کانونی است[6]، در صورتی که در تیغهی منطقهای فرنل خطی - 3 - LFZP یک بعدی، همانند یک عدسی استوانهای عمل میکند،و توزیع شدت در صفحهی کانونی بصورت یک خط ظاهر میشود. [4] تیغه منطقهای فرنل ترکیبی - CFZP - ، نوع خاصی ازتیغه منطقهای فرنلی مدوله شده است که عملکردی مجزا از عملکرد هر دو تیغهی منطقهای فرنل دایرهای و خطی را داراست،
3؛-2 شبیه سازی
به منظور شبیهسازی نمونهها ،از برنامه MATLAB استفاده شده است. برای طراحی نمونه ها، فاصله کانونی f=500mm، طول موج 632/8 nm و شعاع کلی تیغه منطقه ای فرنل ترکیبی برابر R=7mm در نظر گرفته شده است. شکل - - 1 تابع عبوری تیغهی منطقهای فرنل ترکیبی - - CFZP را به ازای m وn های متفاوت نمایش می-دهد. شکل :1 نمونه های شبیه سازی شده - الف - برای نمونه - m=n=0 - و - ب - برای نمونه - m=0/5,n=0 - و - ج - برای نمونه - m=2/5,n=0 - و - د - برای نمونه - m=0/5,n=1/5 - با توجه به شکل - - 1 حالتهای - الف - ، - ب - و - ج - برای n های صفر و برای m های متفاوت است و اما حالت - د - که هر دو پارامتر m وn آن مخالف صفرمی باشد و با استفاده ازرابطه - - 5 میتوان توزیع شدت این نمونهها را در صفحهی کانونی - - = بدست آورد.
شکل - - 2 بترتیب توزیع شدت تیغههای منطقهای فرنل ترکیبی - - CFZP را که در شکل - - 1 آورده شده است، نمایش میدهد. همانطور که مشاهده میشود هرگاه n=0 و m=0 - شکل-2 الف - باشد، یعنی همان تیغه منطقهای فرنل کلاسیک، طبق انتظارمان در صفحهی کانونی تنها فقط یک نقطهی کانونی با نوار مرکزی روشن مشاهده می شود ، ولی این در حالی است که برای P 0 و n=0، دو نقطهی کانونی در صفحهی کانونی ایجاد می شود ،که نتیجه مدولاسیون تیغه منطقه فرنلی کلاسیکی و تیغه منطقه فرنلی با فاز خطی یک بعدی است طوری که یکی از نقاط با نوارمرکزی روشن ودیگری با نوارمرکزی تاریک مشاهده می شود، از طرفی با افزایش m - شکل2 -ج - ، فاصلهی جدایی این دو نقطه ی به اندازه - D - از یکدیگر افزایش مییابد. با توجه به شکل - -2د - ، میتوان نتیجه گرفت که پارامتر n نقش دوران کننده دارد و دو نقطهی کانونی را حول محور اپتیکی میچرخاند،واما دلیل چرخش این است که برای حالت - د - تیغه منطقه ای فرنل خطی در دو بعد مورد بررسی قرار گرفته است.
