DOE光學(xué)信息概述

衍射光學(xué)元件（DOE），也稱為衍射光學(xué)透鏡或計(jì)算機(jī)生成全息圖（CGH），是一種利用光的波動(dòng)特性來實(shí)現(xiàn)其功能的光學(xué)組件。

通常，DOE是光學(xué)窗口表面上的微浮雕結(jié)構(gòu)，并帶有以預(yù)先設(shè)計(jì)的圖形衍射光的結(jié)構(gòu)（可根據(jù)應(yīng)用要求使用各種基底材料）。調(diào)整這些微結(jié)構(gòu)的高度即可根據(jù)特定設(shè)計(jì)波長(zhǎng)產(chǎn)生所需的相位延遲。因此，DOE通常設(shè)計(jì)在特定波長(zhǎng)執(zhí)行特定的光學(xué)功能，即用于單色光的激光系統(tǒng)。

DOE衍射光學(xué)元件的優(yōu)勢(shì)

DOE用于各種應(yīng)用，對(duì)輸入光束的相位執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)，以生成各種形狀和結(jié)構(gòu)的輸出光束，從而提高系統(tǒng)性能。

例如，當(dāng)使用衍射分束器時(shí)，DOE可以生成多個(gè)具有與輸入光束相似特性的、且彼此間具有預(yù)定間距的光束。衍射分束器廣泛用于需要并行處理以提高過程產(chǎn)量的應(yīng)用。

衍射光學(xué)元件的另一個(gè)常見例子是用于生成光束的平頂分布的衍射光束整形器或衍射擴(kuò)散器，其中平坦區(qū)域外的能量急劇“下降”。該能量分布使系統(tǒng)制造商能夠幾乎完美地利用他們的光源提供的現(xiàn)成能量，因?yàn)槠教箙^(qū)域設(shè)計(jì)為過程閾值所需的確切能量水平，因此，不會(huì)因?yàn)槌^該閾值而浪費(fèi)任何能量。平頂衍射光束整形器通常用于高功率材料加工應(yīng)用，其中能量成本是一個(gè)重要組成因素，并且需要高精度的加工。

其他DOE衍射光學(xué)元件可能包括衍射軸棱鏡、衍射渦旋透鏡等。我們甚至可以在單個(gè)定制DOE光學(xué)表面上組合兩個(gè)或更多光學(xué)功能，以創(chuàng)建高度緊湊型光學(xué)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，從而生成所需的準(zhǔn)確功能。

展望未來——衍射光學(xué)元件正成為許多激光應(yīng)用的“首選”解決方案

與傳統(tǒng)折射光學(xué)元件相比，衍射光學(xué)元件具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)：

• DOE扁平且輕薄，使其成為注重緊湊性的系統(tǒng)的完美解決方案。

• DOE是無源元件，根據(jù)基底材料的不同，它可以非常堅(jiān)固，因此可以在任何系統(tǒng)和環(huán)境條件下隨著時(shí)間完美地預(yù)成型，包括高達(dá)數(shù)百千瓦的超高功率系統(tǒng)。

• 由于生產(chǎn)精度高，DOE具有完美的角度精度，幾乎沒有成型或分束角度的公差。DOE衍射光學(xué)元件生產(chǎn)過程包括光刻和蝕刻，與半導(dǎo)體制造相同，使特征公差可以忽略不計(jì)（通常<10-5的角度）。當(dāng)您在系統(tǒng)中使用DOE時(shí)，您知道無論是第一個(gè)、第二個(gè)、第一百個(gè)或第一千個(gè)DOE，它們都將給出完全相同的角度或形狀大小。

衍射光學(xué)元件早在20多年前就已進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，并迅速成為許多醫(yī)療、工業(yè)和研究應(yīng)用的“首選”解決方案。隨著過去幾年中激光功率成本的降低，這種趨勢(shì)越來越明顯。

問：衍射光學(xué)元件是什么？

答：衍射光學(xué)元件是相位浮雕元件，它使用在光學(xué)窗口基材上制造的微結(jié)構(gòu)來改變通過它傳播的光的相位，從而創(chuàng)建各種復(fù)雜的光學(xué)功能。

問：衍射光學(xué)元件與常規(guī)折射光學(xué)元件的區(qū)別是什么？

答：衍射光學(xué)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的光學(xué)功能，而這些功能是其他單一光學(xué)組件無法獲得的，并且具有準(zhǔn)確和恒定的特性。與折射光學(xué)元件不同，衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)為在單一波長(zhǎng)下工作。

問：衍射光學(xué)元件的有利場(chǎng)景有哪些？

答：當(dāng)試圖在具有高成本光源的應(yīng)用中提高激光系統(tǒng)的性能時(shí)，當(dāng)試圖實(shí)現(xiàn)特定的復(fù)雜輸出能量分布時(shí)，以及當(dāng)設(shè)計(jì)基于單波長(zhǎng)光源的緊湊型光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，衍射光學(xué)元件絕對(duì)是最佳選擇。

問：哪些應(yīng)用使用了衍射光學(xué)元件？

答：衍射光學(xué)元件用于各種應(yīng)用，包括醫(yī)療、材料加工、研究和3D傳感應(yīng)用。