用费涅尔波带片模拟透镜成像

资 源 简 介

用费涅尔波带片模拟透镜成像

详 情 说 明

费涅尔波带片是一种利用衍射原理实现光束聚焦的光学元件，其工作原理与传统折射透镜不同。它通过特殊设计的同心圆环结构对入射光波进行调制，实现类似透镜的成像效果。

波带片的设计核心在于交替排列的透明与不透明环带，这些环带的半径遵循特定数学规律。当平行光入射时，每个透明环带允许光通过并产生次级波源，这些次级波源在焦点处发生相长干涉，形成明亮的像点。相邻环带的光程差被精确控制为波长的整数倍，确保到达焦点的光波相位一致。

与传统透镜相比，费涅尔波带片具有几个显著特点：首先，它具有多个焦点，对应不同衍射级次；其次，其焦距与波长存在强相关性，表现出明显的色散特性；最后，波带片可以做得非常轻薄，特别适用于X射线等难以折射的波段。

在实际应用中，现代计算光学技术允许我们通过数值模拟来精确预测波带片的成像性能。通过求解波动方程或采用角谱传播法，可以模拟光波经过波带片后的传播过程，包括近场衍射图案和远场聚焦效果。这种模拟对于优化波带片参数（如环带数量、占空比等）具有重要指导意义。