ISO 15902:2004

INTERNATIONAL ISO

STANDARD 15902
NORME
First edition
Première édition
INTERNATIONALE
2004-04-01


Optics and photonics — Diffractive
optics — Vocabulary
Optique et photonique — Optique
diffractive — Vocabulaire



Reference number
Numéro de référence
ISO 15902:2004(E/F)
©
 ISO 2004

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ISO 15902:2004(E/F)
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Contents Page
Foreword.v
Introduction .vii
1 Scope.1
2 Symbols and units of measurement .1
3 Terms and definitions.4
3.1 Diffractive optics technologies .4
3.2 Diffractive optical elements and their types .4
3.3 Structure of diffractive optical elements.5
3.4 Properties of diffractive optical elements .11
3.5 Applications.16
Alphabetical index .18


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ISO 15902:2004(E/F)
Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction.viii
1 Domaine d'application.1
2 Symboles et unités de mesure .1
3 Termes et définitions .4
3.1 Technologies d’optique diffractive.4
3.2 Éléments d’optique diffractive et leurs types .4
3.3 Structure des éléments d'optique diffractive.5
3.4 Propriétés des éléments d'optique diffractive .11
3.5 Applications.16
Index alphabétique.20



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ISO 15902:2004(E/F)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15902 was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and photonics, Subcommittee SC 9,
Electro-optical systems.


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ISO 15902:2004(E/F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15902 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-comité SC 9,
Systèmes électro-optiques.

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ISO 15902:2004(E/F)
Introduction
The term diffractive optical element is used for those optical elements which convert an input wavefront to a
predetermined output wavefront (or wavefronts) in free space by means of the phenomenon of diffraction.
There has been a rapid increase in the use of diffractive optical elements, especially in the field of optical data
storage, and they are essential components in optical and electro-optical systems. They are used in a wide
variety of applications.

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ISO 15902:2004(E/F)
Introduction
Le terme élément d’optique diffractive est utilisé pour ceux des éléments optiques qui convertissent un front
d’onde d’entrée en un (des) front(s) d’onde de sortie prédéterminé(s) dans un espace libre par l’intermédiaire
du phénomène de diffraction. Il y a eu un accroissement rapide dans le développement de l’utilisation des
éléments d’optique diffractive, principalement dans le domaine du stockage de données optiques, et il
apparaît que les éléments d’optique diffractive sont les composants essentiels des systèmes optiques et
électro-optiques. Ils sont utilisés dans une grande variété d’applications.


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INTERNATIONAL STANDARD
ISO 15902:2004(E/F)
NORME INTERNATIONALE


Optics and photonics — Optique et photonique —
Diffractive optics — Optique diffractive —
Vocabulary Vocabulaire


1 Scope 1 Domaine d'application
This International Standard defines the basic terms La présente Norme internationale définit les termes
for diffractive optical elements for free space de base de l’optique diffractive et des éléments
propagation. The purpose of these definitions is to d’optique diffractive en espace libre. L’objet de ces
provide an agreed-upon common terminology that définitions est de fournir une terminologie commune
will reduce ambiguity and misunderstanding and reconnue qui limitera les ambiguïtés et les
thereby aid in the development of the field of incompréhensions et de ce fait apportera une aide
diffractive optics. au développement du domaine de l’optique
diffractive.

2 Symbols and units of measurement 2 Symboles et unités de mesure
Table 1 lists symbols and units that are defined in Le Tableau 1 donne la liste des symboles et des
detail in Clause 3. unités définis en détail à l’Article 3.

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ISO 15902:2004(E/F)
Table 1 — Symbols and units of measurements
Tableau 1 — Symboles et unités de mesure
Symbol Term Unit
Symbole Terme Unités
optical power
−1
D m
puissance optique
diffractive power of the diffractive surface
−1
D
m
diff
puissance diffractive de la surface diffractive
refractive power of the original refractive surface
−1
D
m
ref
puissance réfractive de la surface réfractive d’origine
total optical power of the surface
−1
D
m
tot
puissance optique totale de la surface
electric field vector
−1
E Vm
vecteur champ électrique
height from the optical axis
h mm
hauteur à partir de l’axe optique
magnetic field vector
−1
H
Am
vecteur champ magnétique
wave number vector of incident (i = 1) or diffracted (i = 2) ray
K −1
i mm
vecteur d’onde du rayon incident (i = 1) ou du rayon diffracté (i = 2)
K-vector
−1
K mm
vecteur K
K-vector defined as the function of the position vector x on the diffractive surface
−1
K (x) mm
vecteur K défini comme fonction du vecteur de position x sur la surface diffractive
diffraction order
± m 1
ordre de diffraction
average refractive index of the grating
n 1
av
indice de réfraction moyen du réseau
refractive index of incident (i = 1) or exit (i = 2) space
n 1
i
indice de réfraction de l’espace incident (i = 1) ou de sortie (i = 2)
refractive index of the grating, defined in terms of a function of the position vector x on the
diffractive surface
n (x) 1
indice de réfraction du réseau, défini en terme de fonction du vecteur de position x de la
surface diffractive
amplitude of refractive index modulation
∆n 1
amplitude de modulation de l’indice de réfraction
unit normal vector of the diffractive surface
N 1
vecteur unitaire normal à la surface diffractive
unit vector along incident (i = 1) or diffracted (i = 2) ray
N 1
i
vecteur unitaire le long du rayon incident (i = 1) ou du rayon diffracté (i = 2)
effective partial dispersion of diffractive optical element
P 1
diff
dispersion partielle effective d’un élément d’optique diffractive
standard partial dispersion of diffractive optical element
P , 1
diff g,F
dispersion partielle standard d’un élément d’optique diffractive
Q-factor (Q-value)
Q 1
facteur Q (valeur Q)
thickness of the grating
T µm
épaisseur du réseau
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ISO 15902:2004(E/F)
effective Abbe number of diffractive optical element
V 1
diff
nombre effectif d’Abbe d’un élément d'optique diffractive
effective Abbe number of diffractive optical element at the d-line of helium
V 1
diff, d
nombre effectif d’Abbe d’un élément d'optique diffractive à la raie d de l’hélium
effective Abbe number of diffractive optical element at the e-line of mercury
V 1
diff, e
nombre effectif d’Abbe d’un élément d'optique diffractive à la raie e du mercure
position vector which has coordinate (x, y, z) on the diffractive surface
x mm
vecteur de position de coordonnées (x, y, z) sur la surface diffractive
Bragg angle
θ rad
B
angle de Bragg
incident (i = 1) or diffraction (i = 2) angle
θ rad
i
angle d’incidence (i = 1) ou de diffraction (i = 2)
wavelength in air of the incident wave
λ nm
longueur d’onde dans l’air de l’onde incidente
wavelength at the C-line of Hydrogen (656,27 nm)
λ nm
C
longueur d’onde de la raie C de l’hydrogène (656,27 nm)
wavelength at the C′-line of cadmium (643,85 nm)
λ nm
C′
longueur d’onde de la raie C′ du cadmium (643,85 nm)
wavelength at the d-line of helium (587,56 nm)
λ nm
d
longueur d’onde de la raie d de l’hélium (587,56 nm)
wavelength at the e-line of mercury (549,07 nm)
λ nm
e
longueur d’onde de la raie e du mercure (549,07 nm)
wavelength at the F-line of hydrogen (486,13 nm)
λ nm
F
longueur d’onde de la raie F de l’hydrogène (486,13 nm)
wavelength at the F′-line of cadmium (479,99 nm)
λ nm
F′
longueur d’onde de la raie F′ du cadmium (479,99 nm)
wavelength at the g-line of mercury (435,84 nm)
λ nm
g
longueur d’onde de la raie g du mercure (435,84 nm)
applicable wavelength numbered by i
λ nm
i ème
i longueur d’onde d’intérêt
change in wavelength
∆λ nm
variation de longueur d’onde
period of the grating
Λ µm
période du réseau
period defined in terms of a function of the position vector x on the diffractive surface
Λ (x) µm
période définie comme fonction du vecteur de position x de la surface diffractive
local spatial frequency
−1
ν mm
fréquence spatiale locale
local spatial frequency defined as a function of the position vector x on the diffractive surface
−1
ν (x) mm
fréquence spatiale locale définie comme fonction du vecteur de position x de la surface
diffractive
phase function
φ (x) 1
fonction de phase

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ISO 15902:2004(E/F)

3 Terms and definitions 3 Termes et définitions

3.1 Diffractive optics technologies 3.1 Technologies d’optique diffractive
3.1.1 3.1.1
diffractive optics optique diffractive
optical technology based on the phenomenon of the technologie optique basée sur le phénomène de
diffraction of optical radiation diffraction des radiations optiques
3.1.2 3.1.2
binary optics optique binaire
diffractive optics technology whose optical technologie d’optique diffractive pour laquelle les
components have a quantized surface structure in composants optiques ont une structure de surface
height quantifiée en hauteur
See 3.3.2.8 and 3.3.2.9. Voir 3.3.2.8 et 3.3.2.9.
NOTE The word binary originally means a two-step NOTE À l’origine, le terme binaire désigne une structure
structure in cross section, however, a staircase structure in à deux marches dans une section; cependant, une
cross section is usually referred to as binary as well, structure en escalier dans une section est communément
regardless of the number of the steps. This incorrect référencée comme binaire sans tenir compte du nombre
wording originates from the fact that these structures are de marches. Cette terminologie incorrecte vient du fait que
fabricated using a mask lithography technique. ces structures sont obtenues par la technique de
lithographie par masque.
3.1.3 3.1.3
holographic optics optique holographique
diffractive optics technology that uses holograms as technologie d’optique diffractive qui utilise les
optical elements for transforming an incident hologrammes comme éléments optiques pour
wavefront into a specific wavefront or wavefronts transformer un front d’onde incident en un (des)
front(s) d’onde spécifique(s)

3.2 Diffractive optical elements 3.2 Éléments d’optique diffractive
and their types et leurs types
3.2.1 3.2.1
diffractive optical element élément d'optique diffractive
DOE DOE
optical element for which the phenomenon of the élément optique pour lequel le phénomène de
diffraction of optical radiation is the operating diffraction des radiations optiques est le principe
principle, usually characterized in terms of its opérant, et qui est généralement caractérisé en
periodic spatial structure fonction de sa structure spatiale périodique
3.2.2 3.2.2
amplitude diffractive optical element élément d'optique diffractive d'amplitude
optical element which utilizes the diffraction created élément optique qui utilise la diffraction créée par la
by its periodic spatial amplitude modulation modulation d’amplitude spatiale périodique
3.2.3 3.2.3
phase diffractive optical element élément d'optique diffractive de phase
optical element which utilizes the diffraction created élément optique qui utilise la diffraction créée par la
by its periodic spatial phase modulation modulation de phase spatiale périodique
3.2.4 3.2.4
transmission diffractive optical element élément d'optique diffractive par
diffractive optical element that operates with transmission
transmitted optical radiation élément d'optique diffractive qui opère par
transmission de la radiation optique
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ISO 15902:2004(E/F)
3.2.5 3.2.5
reflection diffractive optical element élément d'optique diffractive par réflexion
diffractive optical element that operates with reflected élément d'optique diffractive qui opère par réflexion
optical radiation de la radiation optique
3.2.6 3.2.6
active diffractive optical element élément d'optique diffractive active
diffractive optical element whose diffraction élément d'optique diffractive dont les
characteristics can be dynamically changed caractéristiques de diffraction peuvent être modifiées
dynamiquement
3.2.7 3.2.7
holographic optical element élément d'optique holographique
HOE HOE
diffractive optical element fabricated with an élément d'optique diffractive fabriqué par une
interferometric method méthode interférométrique
3.2.8 3.2.8
computer-generated diffractive optical élément d'optique diffractive généré par
element ordinateur
computer-generated hologram (CGH) hologramme généré par ordinateur (CGH)
diffractive optical element which is computer- élément d'optique diffractive de synthèse conçu par
designed and fabricated under computer control ordinateur et dont la fabrication est contrôlée par
ordinateur
NOTE A computer-generated diffractive optical element
is generally fabricated using a mechanical method or by
NOTE Un élément d'optique diffractive généré par
lithography, using optical radiation waves (including laser
ordinateur est généralement réalisé par une méthode
beams), electron beams or ion beams, and is often
mécanique ou par lithographie, en utilisant des ondes de
referred to as a “computer-generated hologram (CGH)”.
radiation optique (incluant les faisceaux laser), les
faisceaux d’électrons ou d’ions, et est souvent référencé
comme «hologramme généré par ordinateur (CGH)».
3.2.9 3.2.9
binary optical element élément d'optique binaire
BOE BOE
phase-diffractive optical element having a binary- élément d'optique diffractive de phase ayant une
level or quantized multi-level surface-relief structure structure de relief de surface de niveau binaire ou de
multiniveaux quantifiés
(See NOTE in 3.1.2.)
(Voir la NOTE en 3.1.2.)

3.3 Structure of diffractive optical elements 3.3 Structure des éléments d'optique
diffractive
3.3.1 General structure 3.3.1 Structure générale
3.3.1.1 3.3.1.1
substrate for diffractive optical elements substrat pour élément d'optique diffractive
basic body of the diffractive optical element support de l’élément d'optique diffractive
NOTE It may support the element's periodic structure on NOTE Il peut supporter la structure périodique de
its surface, or it may contain that periodic structure within l’élément sur sa surface, ou il peut contenir en lui-même
itself. cette structure périodique
3.3.1.2 3.3.1.2
grating réseau
periodic spatial structure for optical use structure spatiale périodique pour usage optique
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ISO 15902:2004(E/F)
3.3.2 Phase structure 3.3.2 Structure de phase
3.3.2.1 3.3.2.1
phase profile profil de phase
phase distribution of a diffractive optical element, distribution de phase d’un élément d'optique
which is added to incident optical radiation diffractive, qui est ajoutée à la radiation optique
incidente
3.3.2.2 3.3.2.2
surface relief diffractive optical element élément d'optique diffractive de surface
optical element whose diffractive property is created en relief
by a periodic relief pattern deposited on or élément optique dont la caractéristique diffractive est
corrugated in the substrate créée par un motif de surface en relief périodique
déposé sur ou intégré dans le substrat
3.3.2.3 3.3.2.3
Q-factor facteur Q
Q-value valeur Q
for a periodic structure with a sinusoidal refractive- pour une structure périodique avec un indice de
index profile, this is given by réfraction de profil sinusoïdal, il est donné par
2πλT 2πλT
Q = Q =
2 2
n Λ n Λ
av av
NOTE The value is used to categorize gratings as either
NOTE La mesure permet de classer les réseaux comme
thick or thin. It should be noted that it is defined only for
épais ou fin. Il convient de noter que le facteur n’est défini
sinusoidal refractive index profile.
que pour un indice de réfraction de profil sinusoïdal.
3.3.2.4 3.3.2.4
thin diffractive optical element élément d'optique diffractive fin
diffractive optical element which produces Raman- élément d'optique diffractive qui produit une
Nath diffraction diffraction de Raman-Nath
NOTE For a diffractive optical element with a sinusoidal NOTE Pour un élément d'optique diffractive avec indice
refractive index profile, it is characterized by Q < 1. de réfraction de profil sinusoïdal, il est caractérisé par
Q < 1.
3.3.2.5 3.3.2.5
thick diffractive optical element élément d'optique diffractive épais
diffractive optical element which produces Bragg élément d'optique diffractive qui produit une
diffraction diffraction de Bragg
NOTE For a diffractive optical element with a sinusoidal NOTE Pour un élément d'optique diffractive avec indice
refractive index profile, it is characterized by Q >> 1. de réfraction de profil sinusoïdal, il est caractérisé par
Q >> 1.
3.3.2.6 3.3.2.6
volume phase diffractive optical element élément d'optique diffractive de phase en
thick diffractive optical element whose diffraction is volume
created by a three-dimensional periodic refractive élément d'optique diffractive épais dont la diffraction
index distribution within the substrate est créée par une distribution périodique en trois
dimensions de l’indice de réfraction au sein du
substrat
3.3.2.7 3.3.2.7
phase step saut de phase
stair step marche
step in binary phase structure marche dans une structure de phase binaire
6 © ISO 2004 – All rights reserved/Tous droits réservés

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ISO 15902:2004(E/F)
3.3.2.8 3.3.2.8
binary phase structure structure de phase binaire
discrete phase structure that may have either simple structure de phase discrète qui peut avoir soit des
binary or quantized phase steps marches binaires simples, soit des marches de
phase quantifiées
See Notes to 3.1.2 and 3.3.2.9.
Voir Notes en 3.1.2 et 3.3.2.9.
3.3.2.9 3.3.2.9
multi-level phase structure structuuuure de phase multiniveau
binary phase structure that has more than two phase structure de phase binaire qui a plus de deux
levels in one period niveaux dans une période
NOTE Multi-level phase structure includes binary phase NOTE La structure de phase multiniveau inclut la
structure in its definition, however, each term is sometimes structure de phase binaire dans sa définition, cependant,
used as a synonym of the other. chacun des deux termes est parfois utilisé comme
synonyme de l’autre.
See NOTE to 3.1.2.
Voir la NOTE en 3.1.2.
3.3.2.10 3.3.2.10
blazed diffractive optical element élément d'optique diffractive blazé
surface relief diffractive optical element able to élément d'optique diffractive de surface en relief
concentrate the diffracted light energy in a specified capable de concentrer l’énergie de lumière diffractée
diffraction order or orders using a prismatic structure dans un (des) ordre(s) de diffraction spécifié(s) en
in one period utilisant une structure prismatique dans une période
3.3.2.11 3.3.2.11
deep grating réseau profond
surface relief grating whose phase depth is nearly réseau de surface en relief dont la profondeur de
equal to or greater than the incident wavelength phase est presque égale à la longueur d’onde
incidente ou plus grande que celle-ci
3.3.2.12 3.3.2.12
multi-diffraction-order structure structure d'ordre multidiffraction
diffractive optical element containing parts that élément d'optique diffractive contenant des parties
ge
...