近年來衍射光柵技術(shù)、全息術(shù)、傅里葉光學(xué)和計(jì)算全息等技術(shù)推動了衍射光學(xué)理論的發(fā)展，特別是在衍射光學(xué)器件方面的研究已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化的水平。

衍射光學(xué)器件的特點(diǎn)

DOE的特點(diǎn)則是具有高衍射效率、獨(dú)特的色散性能、更多的設(shè)計(jì)自由度、寬廣的材料可選性，并具有特殊的光學(xué)性能，因此DOE成為實(shí)現(xiàn)離軸照明的理想元件。一般用于光刻系統(tǒng)離軸照明的DOE，其子單元個數(shù)需<10，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)量較大，單元尺寸達(dá)到微米甚至是亞微米量級。

衍射的概念

光沿著直線傳播，當(dāng)光穿過一個小孔或經(jīng)過一個輪廓分明的邊緣時(shí)，沿小孔邊緣產(chǎn)生了干涉圖形，結(jié)果得到了一個模糊的圖像，而不是希望出現(xiàn)在光和陰影之間的清晰邊緣，光看上去沿狹縫邊緣彎曲了。這種現(xiàn)象被稱做衍射。

衍射光學(xué)器件的主要應(yīng)用

1.光束整形

（1）平頂光束整形

“ Top-Hat ”或“ Flat-Top ”光束整形是衍射光學(xué)器件（DOE），用于將近高斯入射激光束轉(zhuǎn)換為圓形，矩形，正方形，線形或均勻強(qiáng)度（平坦）點(diǎn)或在特定工作平面中具有鋒利邊緣的其他形狀。

頂帽（平頂）光束整形器的典型應(yīng)用包括：激光燒蝕，激光焊接，激光穿孔，激光劃線，醫(yī)療和美學(xué)激光應(yīng)用。

（2）光束擴(kuò)散器/光束勻質(zhì)器

英文名為BeamHomogenizer / Optical Diffuser，使用勻化鏡能把單?；蚨嗄５臏?zhǔn)直輸入光束，轉(zhuǎn)換為能量分布高度均勻的光斑。光斑的波長和形狀輪廓都可自定義，形狀一般為圓形、正方形、直線、長方形、六邊形、橢圓形等任意形狀。光束均化鏡在許多需要明確定義光斑形狀和隨機(jī)擴(kuò)散強(qiáng)度分布的應(yīng)用中有很大作用。

通常用于激光焊接、除銹，TOF發(fā)射端等領(lǐng)域。

（3）M型光束整形器

M型衍射光學(xué)器件的作用是把入射激光整形為M型，而M形（M-Shape）指的是激光光斑沿某一方向勻速滑動，積分后的能量均勻分布，即形成一條能量均勻分布的窄直線。

M-Shape激光光斑的這個特性使得其特別適用于激光材料直線加工: 例如激光焊接，激光切割，激光劃片，激光燒蝕，激光熔融和強(qiáng)激光焊縫等應(yīng)用。

（4）衍射多圈

激光同心圓圖案將激光束轉(zhuǎn)換成多個圓圈。同心圓的光圖案最適合于某些3D繪圖應(yīng)用，尤其是對于具有圓柱幾何形狀的空間。這些應(yīng)用的一些示例包括氣體管道內(nèi)的照明和成像，交通隧道的映射，以及用于內(nèi)窺鏡檢查和結(jié)腸鏡檢查診斷。?

圓圈數(shù)量，相鄰圓圈之間的分離角度以及每個圓圈的能量分布都可以設(shè)計(jì)定制。

（5）衍射軸錐鏡

衍射軸錐DiffractiveAxicon它的主要作用是將入射激光轉(zhuǎn)換成環(huán)形的光斑（貝塞爾強(qiáng)度分布）。通常，環(huán)形光斑的寬度等于衍射極限光斑的尺寸（輸入激光）。

衍射軸錐的另一個功能是能沿著光軸把點(diǎn)光源成像在一條線上，成像光斑具有很長的景深（DOF）。環(huán)形傳播角度（發(fā)散角）是衍射軸錐最重要的參數(shù)之一，它決定了每個衍射軸錐的不同。

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部分摘自微信號小小光08《衍射光學(xué)元件（DOE）概述》