Дифракционный оптический элемент — это тип оптического элемента с высокой эффективностью дифракции, основанный на теории дифракции световых волн и использующий компьютерное проектирование и процесс производства полупроводниковых чипов для травления ступенчатой или непрерывной рельефной структуры на подложке (или поверхности традиционного оптического устройства). Дифракционные оптические элементы тонкие, легкие, малы по размеру, обладают высокой эффективностью дифракции, множеством степеней свободы проектирования, хорошей термической стабильностью и уникальными дисперсионными характеристиками. Они являются важными компонентами многих оптических приборов. Поскольку дифракция всегда ограничивает высокое разрешение оптической системы, традиционная оптика до 1960-х годов всегда стремилась избежать негативных последствий, вызванных дифракцией. Изобретение и успешное производство аналоговой голографии и компьютерной голограммы, а также фазовых диаграмм привели к значительным изменениям в концепции. В 1970-х годах, несмотря на всестороннее совершенствование технологий компьютерной голограммы и фазовых диаграмм, по-прежнему оставалось сложной задачей создание сверхтонких структурных элементов с высокой эффективностью дифракции в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, что ограничивало область практического применения дифракционных оптических элементов. В 1980-х годах исследовательская группа под руководством В. Б. Вельдкампа из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института в США впервые внедрила технологию литографии СБИС в производство дифракционных оптических компонентов и предложила концепцию «бинарной оптики». После этого появились различные новые методы обработки, включая производство высококачественных и многофункциональных дифракционных оптических компонентов. Это значительно способствовало развитию дифракционных оптических элементов.
Дифракционная эффективность дифракционного оптического элемента
Эффективность дифракции является одним из важных показателей для оценки дифракционных оптических элементов и смешанных дифракционных оптических систем с дифракционными оптическими элементами. После прохождения света через дифракционный оптический элемент генерируется множество дифракционных порядков. Как правило, внимание уделяется только свету основного дифракционного порядка. Свет других дифракционных порядков образует рассеянный свет в плоскости изображения основного дифракционного порядка и снижает контрастность плоскости изображения. Следовательно, эффективность дифракции дифракционного оптического элемента напрямую влияет на качество изображения, получаемого с помощью этого элемента.
Разработка дифракционных оптических элементов
Благодаря дифракционным оптическим элементам и гибкому управлению волновым фронтом, оптические системы и устройства развиваются в направлении облегчения, миниатюризации и интеграции. До 1990-х годов изучение дифракционных оптических элементов стало передовым направлением в оптической области. Эти компоненты могут широко использоваться в коррекции волнового фронта лазера, формировании профиля луча, генераторах массивов лучей, оптических межсоединениях, оптических параллельных вычислениях, спутниковой оптической связи и так далее.
Дата публикации: 25 мая 2023 г.