DOE-衍射光学元件基础和优势

DOE光学信息概述

衍射光学元件（DOE），也称为衍射光学透镜或计算机生成全息图（CGH），是一种利用光的波动特性来实现其功能的光学组件。

通常，DOE是光学窗口表面上的微浮雕结构，并带有以预先设计的图形衍射光的结构（可根据应用要求使用各种基底材料）。调整这些微结构的高度即可根据特定设计波长产生所需的相位延迟。因此，DOE通常设计在特定波长执行特定的光学功能，即用于单色光的激光系统。

DOE衍射光学元件的优势

DOE用于各种应用，对输入光束的相位执行复杂的数学函数，以生成各种形状和结构的输出光束，从而提高系统性能。

例如，当使用衍射分束器时，DOE可以生成多个具有与输入光束相似特性的、且彼此间具有预定间距的光束。衍射分束器广泛用于需要并行处理以提高过程产量的应用。

衍射光学元件的另一个常见例子是用于生成光束的平顶分布的衍射光束整形器或衍射扩散器，其中平坦区域外的能量急剧“下降”。该能量分布使系统制造商能够几乎完美地利用他们的光源提供的现成能量，因为平坦区域设计为过程阈值所需的确切能量水平，因此，不会因为超过该阈值而浪费任何能量。平顶衍射光束整形器通常用于高功率材料加工应用，其中能量成本是一个重要组成因素，并且需要高精度的加工。

其他DOE衍射光学元件可能包括衍射轴棱镜、衍射涡旋透镜等。我们甚至可以在单个定制DOE光学表面上组合两个或更多光学功能，以创建高度紧凑型光学系统或子系统，从而生成所需的准确功能。

展望未来——衍射光学元件正成为许多激光应用的“首选”解决方案

与传统折射光学元件相比，衍射光学元件具有多个优势：

• DOE扁平且轻薄，使其成为注重紧凑性的系统的完美解决方案。

• DOE是无源元件，根据基底材料的不同，它可以非常坚固，因此可以在任何系统和环境条件下随着时间完美地预成型，包括高达数百千瓦的超高功率系统。

• 由于生产精度高，DOE具有完美的角度精度，几乎没有成型或分束角度的公差。DOE衍射光学元件生产过程包括光刻和蚀刻，与半导体制造相同，使特征公差可以忽略不计（通常<10-5的角度）。当您在系统中使用DOE时，您知道无论是第一个、第二个、第一百个或第一千个DOE，它们都将给出完全相同的角度或形状大小。

衍射光学元件早在20多年前就已进入工业应用，并迅速成为许多医疗、工业和研究应用的“首选”解决方案。随着过去几年中激光功率成本的降低，这种趋势越来越明显。

问：衍射光学元件是什么？

答：衍射光学元件是相位浮雕元件，它使用在光学窗口基材上制造的微结构来改变通过它传播的光的相位，从而创建各种复杂的光学功能。

问：衍射光学元件与常规折射光学元件的区别是什么？

答：衍射光学实现了复杂的光学功能，而这些功能是其他单一光学组件无法获得的，并且具有准确和恒定的特性。与折射光学元件不同，衍射光学元件设计为在单一波长下工作。

问：衍射光学元件的有利场景有哪些？

答：当试图在具有高成本光源的应用中提高激光系统的性能时，当试图实现特定的复杂输出能量分布时，以及当设计基于单波长光源的紧凑型光学系统时，衍射光学元件绝对是最佳选择。

问：哪些应用使用了衍射光学元件？

答：衍射光学元件用于各种应用，包括医疗、材料加工、研究和3D传感应用。