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Variable Focus Moiré Lenses
Posté : Mai 2017 | Voir tous les "Tendances en Optique"

Lentilles à Moiré à Focalisation Variable

Variable Focus Moire Lenses

Lentilles à Moiré à Focalisation Variable

Variation continue et précise de la distance focale sur une large gamme de distances focales

Sans aucune aberration pour la lumière monochromatique

Adaptés à des applications de haute puissance

Adaptables en ouverture et spectre (de l’UV à l’IR)

Minces et légers

Indépendants de la température (entre -20°C et 70°C)

Les Lentilles à Moiré à Focalisation Variable se composent d’Éléments Optiques Diffractifs (DOE) spécialement structurés en cascade. Ces lentilles sont réglables en continu sur une large gamme de distances focales par une simple rotation des éléments. Les Lentilles à Moiré à Focalisation Variable présentent une performance sans aberrations avec une illumination monochromatique et peuvent être adaptées pour des longueurs d’onde dans l’UV et l’IR. Les applications typiques comprennent les assemblages optiques à laser tels que les extenseurs de faisceaux variables, ou en tant qu’éléments dans un objectif zoom, éliminant le besoin de composants optomécaniques à translation compliqués.

Schéma Technique

Variable Focus Moiré Lenses
Rotating the 2nd element in the Variable Focus Moire Lens assembly with respect to the first provides continuous focusing of the light source. The assembly spans negative and positive focal lengths, over a range of ±50 diopters.

FAQ

  Comment sont fabriqués les Lentilles à Moiré à Focalisation Variable ?
Les structures des surfaces des Éléments Optiques Diffractifs individuels d’une Lentille à Moiré à Focalisation Variable sont fabriqués par photolithographie standard. Les paires d’éléments conséquentes créent des zones de Fresnel qui peuvent être ajustées en continu pour créer une distance focale variable en continu.
  Quels sont les avantages des Lentilles à Moiré à Focalisation Variable ?

Les Lentilles à Moiré à Focalisation Variable figurent une paire d’éléments optiques diffractifs spécialement structurés, fabriqués par techniques photolithographiques standards. Ces lentilles consistent aussi en une conception et construction plus simples que les techniques alternatives à liquides, photo-acoustiques ou à nanomatériaux. La construction simple rend aussi les Lentilles à Moiré insensibles aux changements de température et résistantes aux vibrations.

Les plaques sont aussi minces, légères, et peuvent être fabriquées à partir de divers matériaux, y compris ceux transmettant dans les régions spectrales de l’UV et de l’IR. La focalisation sur une large gamme de distances focales est obtenue par une simple rotation des plaques, produisant des positions sans aucune aberration quand utilisées avec une illumination monochromatique.

  Quels sont les inconvénients des Lentilles à Moiré à Focalisation Variable ?
  • Fortes aberrations chromatiques
  • L’efficacité de la lentille est réduite lorsque sa puissance optique est augmentée
  • Ne fonctionnent de manière optimale que pour une certaine longueur d’onde
  • L’ouverture maximale est limitée (environ 20 mm)
  Quelle est l’efficacité des Lentilles à Moiré à Focalisation Variable ?

L’efficacité de diffraction de premier ordre n1 d’une Lentille à Moiré dépend de l’angle de rotation θ choisi, entraînant la puissance optique correspondante :

n1 = (sinc (θ2))2 (1)

L’efficacité totale est un produit de l’efficacité de diffraction et de l’efficacité de transmission nt, qui est d’approximativement 96 %. Pour un angle de rotation de 90º, l’efficacité de diffraction est de 81 %, l’efficacité totale est donc d’environ 78 %.

  Comment la Polarisation affecte-t-elle la performance ?
Les lentilles diffractives rotatives fonctionnent indépendamment de la polarisation.
  Quelles sont les spécifications nécessaires pour créer une Lentille à Moiré à Focalisation Variable personnalisée ?

Pour créer une Lentille à Moiré personnalisée, les informations suivantes sont nécessaires :

  • Taille de la Lentille (diamètre, carré, etc.)
  • Ouverture Utile
  • Épaisseur Maximum
  • Gamme de Distances Focales Désirée
  • Gamme de Longueurs d’Onde d'Utilisation
  • Efficacité Désirée pour la Puissance Optique Maximale
  Quelle gamme de puissance optique et Ouverture Numérique (NA) sont fournies par une Lentille à Moiré à Focalisation Variable ?
n1 = (sinc (θ2))2 (1)

Dans la mesure où l’unité de traitement photolithographique de la surface des DOE est dans la gamme de longueur d’onde (ce qui est le cas en dehors de la gamme de l’UV), la puissance optique (D) d’une lentille à Moiré peut être calculée comme ceci :

D = θ (2)

Ici, θ représente l’angle de rotation actuel des DOE et A indique l’ouverture utile de l’objectif.

L’équation 1 montre que l’efficacité de diffraction de la Lentille à Moiré, pour un angle de rotation de ±90º (θ = ±π2), est supérieure à 80 %. Pour cette lentille, avec une ouverture de , la gamme de puissance optique se calcule par :

D = ±12A = ±50 Dpt

Cela signifie que la puissance optique de la Lentille à Moiré est inversement proportionnelle à l’ouverture. La NA a une valeur constante sur toute la modulation de sa puissance optique (NA = 0,24 dans l’exemple décrit ci-dessus).

  Quelles sont les longueurs d’onde disponibles ?

Les Lentilles à Moiré à Focalisation Variable peuvent être fabriquées pour des longueurs d’onde allant de l’UV jusqu’à l’IR. Le motif de Moiré des DOE doit être conçu pour une longueur d’onde spécifique ; une efficacité maximale est atteinte lorsque les hauteurs de structure sont égales à un multiple entier de la longueur d’onde de conception (décalage de phase de 2π). Le facteur limitant dans la conception des DOE sont les propriétés de transmission du substrat. La silice fondue est couramment utilisée pour les applications dans l'UV ou dans la lumière visible, tandis que le Germanium est le choix courant pour les applications dans l'IR.

Matériels de Formation

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Théorie du Moiré

Pouvoir de réfraction réglable pour les éléments à Moiré diffractifs

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Demonstration de Moiré

Demonstration de Lentilles à Moiré diffractives à focalisation ajustable

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