Three-level transmittance 2D grating with reduced spectrum and its self-imaging

Krzysztof Patorski , Łukasz Służewski , Piotr Zdańkowski , Maria Cywińska , Maciej Trusiak

Abstract

A simple method for generating 2D binary amplitude structure with additive superimposition of mutually orthogonal 1D amplitude gratings is proposed. Its implementation requires software generated three binary amplitude gratings, i.e., the crossed Ronchi, checker board and 1D Ronchi gratings with aspect ratio equal to 0.5. Their computer processing involves only two steps. First the checker grating is multiplied by a high frequency 1D grating. Next the product is added to the crossed grating. In result 3-level transmittance (0, 0.5, 1) hybrid diffraction structure is obtained. The intermediate level results from the use of a dense 1D grating. The zero diffraction order, well separated from the rest of the spectrum, consists of crossed spectra of additively superimposed 1D Ronchi gratings. Detailed heuristic explanation of the process aided by spectrum domain analyses is presented. Additionally, simulations and experiments conducted in the Fresnel diffraction field exemplify the invented structure properties in comparison with the multiplicative superimposition crossed Ronchi grating. Up to authors’ best knowledge the Fresnel field (self-imaging phenomenon or Talbot effect) properties of 2D periodic structure with additive superimposition of component 1D gratings have not been published in the literature.
Author Krzysztof Patorski (FM / IMPh)
Krzysztof Patorski,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Łukasz Służewski - [Politechnika Warszawska]
Łukasz Służewski,,
-
-
, Piotr Zdańkowski (FM / IMPh)
Piotr Zdańkowski,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Maria Cywińska (FM / IMPh)
Maria Cywińska,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Maciej Trusiak (FM / IMPh)
Maciej Trusiak,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
Journal seriesOptics Express, ISSN 1094-4087, (A 40 pkt)
Issue year2019
Vol27
No3
Pages1854-1868
Publication size in sheets0.7
Keywords in Polishefekt Talbota, zjawisko samoobrazowania, interferencja, dyfrakcja i siatki dyfrakcyjne
Keywords in English11. Talbot and self-imaging effects, interference, diffraction and gratings
ASJC Classification3107 Atomic and Molecular Physics, and Optics
Abstract in PolishZaproponowano prostą metodę generowania dwuwymiarowej, binarnej struktury z addytywną superpozycją ortogonalnych, jednowymiarowych, amplitudowych siatek dyfrakcyjnych typu Ronchi. Jej implementacja wymaga komputerowego wytworzenia trzech binarnych siatek amplitudowych ze współczynnikiem wypełnienia równym 0.5, tzn. krzyżowej siatki Ronchi, siatki szachownicowej i jednowymiarowej siatki Ronchi. Ich przetwarzanie komputerowe obejmuje dwa etapy. Siatka szachownicowa jest przemnażana przez jednowymiarową siatkę Ronchi o wysokiej częstości przestrzennej, wynik jest dodawany do siatki krzyżowej. Otrzymuje się hybrydową strukturę dyfrakcyjną z trzema poziomami transmitancji: 0, 0.5 i 1.0. Poziom 0.5 wynika z zastosowania gęstej siatki Ronchi. Zerowy rząd dyfrakcyjny wynikowej struktury, wystarczająco odseparowany od reszty widma, zawiera skrzyżowane widma addytywnie nałożonych jednowymiarowych siatek Ronchi. Zaprezentowano szczegółową interpretację heurystyczną procesu wytwarzania wspartą analizami w przestrzeni częstości przestrzennych. Dodatkowo, symulacje numeryczne i prace doświadczalne dotyczące pola dyfrakcyjnego Fresnela zweryfikowały właściwości otrzymanej hybrydowej struktury w porównaniu z iloczynową superpozycją jednowymiarowych, ortogonalnych siatek Ronchi. Według wiedzy autorów właściwości pola Fresnela dwuwymiarowej struktury okresowej z addytywną superpozycją linowych, ortogonalnych siatek składowych nie były dotychczas publikowane w literaturze.
DOIDOI:10.1364/OE.27.001854
Languageen angielski
Score (nominal)40
ScoreMinisterial score = 40.0, 11-07-2019, ArticleFromJournal
Publication indicators Scopus Citations = 0; WoS Citations = 0; Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2017 = 1.567; WoS Impact Factor: 2017 = 3.356 (2) - 2017=3.372 (5)
Citation count*1 (2019-08-02)
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back