微纳光学器件

DOE衍射光学信息概述

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。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。下图为某种基于纳米压印工艺生产的DOE产品实物电镜图。

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。根据不同的用途，DOE通常可以分为光束整形、分束、结构光、多焦、其他特殊光束产生等种类；每种品类有不同的原理、设计和应用特点。

衍射分束器(点阵分束器)是最基本的衍射光学元件之一，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，它的作用是把单个入射光分几束或多束，且每束光都具有原始光束的特性（除了其功率和传播角度变化，不改变初始光束的直径、发散角和波前分布）。分束器的输出可以是一维排布，也可以是二维排布，排布完全可以由用户定制，这些通过设计分束器表面的衍射图案来实现的。同时，输出光束的数量、光束间的夹角、直线的长度和数量都可以任意定制。包括一维光束阵列（1×N）或二维光束的矩阵（M×N）。光束分离器的典型应用包括：激光刻划，激光打孔，医学/美容应用，3D传感和投影。

另外还有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，其工作特点是光斑平坦区域外的能量急剧“下降”，平坦区域设计保证了所需阈值的确切能量水平，因此不会浪费能量。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。

光束均化器（扩散器）可使任何准直输入光束转换为具有强度均匀的输出光束。对于任何波长以及任何形状都适用。光束均质器在许多需要清晰定义的光束形状且强度分布随机分布的应用中非常有用。光束均质器在多模激光光束的使用上比单模激光更具优势，其较低的相干性会降低斑点的可见性，从而使输出光的强度更为均一。

除了以上产品之外，还有其他的DOE衍射光学元件可能包括衍射轴棱镜、衍射涡旋透镜等。