DOE-衍射光學元件基礎和優勢

DOE光學信息概述

衍射光學元件（DOE），也稱為衍射光學透鏡或計算機生成全息圖（CGH），是一種利用光的波動特性來實現其功能的光學組件。

通常，DOE是光學窗口表面上的微浮雕結構，并帶有以預先設計的圖形衍射光的結構（可根據應用要求使用各種基底材料）。調整這些微結構的高度即可根據特定設計波長產生所需的相位延遲。因此，DOE通常設計在特定波長執行特定的光學功能，即用于單色光的激光系統。

DOE衍射光學元件的優勢

DOE用于各種應用，對輸入光束的相位執行復雜的數學函數，以生成各種形狀和結構的輸出光束，從而提高系統性能。

例如，當使用衍射分束器時，DOE可以生成多個具有與輸入光束相似特性的、且彼此間具有預定間距的光束。衍射分束器廣泛用于需要并行處理以提高過程產量的應用。

衍射光學元件的另一個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散器，其中平坦區域外的能量急劇“下降”。該能量分布使系統制造商能夠幾乎完美地利用他們的光源提供的現成能量，因為平坦區域設計為過程閾值所需的確切能量水平，因此，不會因為超過該閾值而浪費任何能量。平頂衍射光束整形器通常用于高功率材料加工應用，其中能量成本是一個重要組成因素，并且需要高精度的加工。

其他DOE衍射光學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定制DOE光學表面上組合兩個或更多光學功能，以創建高度緊湊型光學系統或子系統，從而生成所需的準確功能。

展望未來——衍射光學元件正成為許多激光應用的“首選”解決方案

與傳統折射光學元件相比，衍射光學元件具有多個優勢：

• DOE扁平且輕薄，使其成為注重緊湊性的系統的完美解決方案。

• DOE是無源元件，根據基底材料的不同，它可以非常堅固，因此可以在任何系統和環境條件下隨著時間完美地預成型，包括高達數百千瓦的超高功率系統。

• 由于生產精度高，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衍射光學元件生產過程包括光刻和蝕刻，與半導體制造相同，使特征公差可以忽略不計（通常<10-5的角度）。當您在系統中使用DOE時，您知道無論是第一個、第二個、第一百個或第一千個DOE，它們都將給出完全相同的角度或形狀大小。

衍射光學元件早在20多年前就已進入工業應用，并迅速成為許多醫療、工業和研究應用的“首選”解決方案。隨著過去幾年中激光功率成本的降低，這種趨勢越來越明顯。

問：衍射光學元件是什么？

答：衍射光學元件是相位浮雕元件，它使用在光學窗口基材上制造的微結構來改變通過它傳播的光的相位，從而創建各種復雜的光學功能。

問：衍射光學元件與常規折射光學元件的區別是什么？

答：衍射光學實現了復雜的光學功能，而這些功能是其他單一光學組件無法獲得的，并且具有準確和恒定的特性。與折射光學元件不同，衍射光學元件設計為在單一波長下工作。

問：衍射光學元件的有利場景有哪些？

答：當試圖在具有高成本光源的應用中提高激光系統的性能時，當試圖實現特定的復雜輸出能量分布時，以及當設計基于單波長光源的緊湊型光學系統時，衍射光學元件絕對是最佳選擇。

問：哪些應用使用了衍射光學元件？

答：衍射光學元件用于各種應用，包括醫療、材料加工、研究和3D傳感應用。