作者：维尔克斯 时间：2025-5-21 4:32:02
衍射光学透镜，或称为衍射型微透镜阵列，利用光的波动特性来达成聚焦功能。这种透镜通过精确控制光通过其表面同心环状区域（称为“菲涅尔区”）的延迟，来聚焦或发散单色光，这与传统透镜的工作原理相似。其优势包括：没有ROC（曲率半径）/EFL（有效焦距）公差问题，透镜的热效应显著减少，镜片薄而平坦，具有高的激光损伤阈值（LDT），并且可以容易地制造出具有100%填充因子和一致透镜性能的衍射微透镜阵列。
衍射光学元件基础知识
衍射光学透镜是衍射光学元件 (DOE) 家族的一员。DOE是利用光的波动性质的元件，通过减慢光束某些区域与其他区域的传播速度来改变传播光的相位，从而利用衍射效应塑造光线。
DOE改变通过其传播的光的相位的方式是使用在基底材料上制造的微结构图案。穿过衍射元件凹陷区域的光比穿过较高区域的光移动得更快（因为空气中的光速比材料中的光速快），从而产生受控的相位延迟。
衍射透镜设计
衍射光学透镜的设计方式与普通透镜类似。首先，确定透镜函数的形状，通常使用一些多项式函数（通常是泽尔尼克多项式）。然后，将此形状量化为高度相当于单个波长延迟的区域。在每个这样的区域内，称为菲涅尔区或衍射透镜的“齿”，轮廓逐渐变化，区域之间变化剧烈。这种结构称为相息相。
通常，相位进一步数字化为多个离散的等高台阶，以方便使用半导体制造方法进行生产。这种量化通常对效率影响不大，因为具有 16 个高度级别的相位轮廓的理论衍射效率是未量化轮廓的 99% 以上。
由于衍射光学透镜具有近乎绝对的角度精度，因此可以根据需要在透镜设计中加入各种功能，包括非球面化、圆锥常数、散光透镜设计、其他组件失真校正，甚至焦点整形为平顶或其他形状。
以色列Holo/Or拥有 30 多年的经验，在数字衍射光学设计和制造方面积累了丰富的经验和专业知识，并在DOE设计生产方面积累了专业知识，因此以色列Holo/Or可以模拟生产公差对衍射光学元件性能的影响并保证切合实际的规格。
什么是衍射光学透镜？
我们都知道什么是经典聚焦透镜——一块弯曲的玻璃，可将光线聚焦到一定距离的亮点。但在数字光学世界之外，很少有人知道其他类型透镜的存在，这些透镜通常比传统的折射透镜具有更高的性能。这种透镜的一个著名例子是衍射光学透镜系列（衍射型微透镜阵列），也称为菲涅尔区板。与折射的普通透镜不同，这些透镜（衍射型微透镜阵列）是可以非常薄的平面窗口，因为它们利用光的波动性质来实现聚焦效果。通过选择性地延迟穿过元件表面同心环（称为“菲涅尔区”）的光线，这些衍射光学透镜可以以类似于普通透镜的方式聚焦或发散单色光。
衍射光学透镜的优势
以色列Holo/Or制造的衍射光学透镜与标准折射透镜相比具有多项优势：
- 无 ROC/EFL 公差，焦距绝对精确
- 热透镜效应显著降低（与同等熔融石英透镜相比，EFL 变化低 20 倍）
- 窗口薄而平，易于安装
- LDT 高，因为涂层仅需适用于 00 AOI
- 易于制造具有 100% 封装衍射微透镜阵列和相同透镜性能的衍射微透镜阵列
衍射光学透镜用于何处？
衍射光学透镜的应用范围很广，包括：
- 光纤准直，特别是用于低数值孔径光纤阵列
- 用于高功率应用的无热聚焦透镜
- 用于不同激光谐波的消色差透镜，我们的衍射消色差透镜产品用于高功率材料加工
- 用于 VCSEL 阵列和其他结构光应用的准直器
TL; DR - 问答
1、什么是衍射光学透镜？
衍射光学透镜（也称为菲涅尔区板）是一种衍射光学元件 (DOE)，利用光的波动性聚焦或发散单色激光。
2、衍射透镜的工作原理是什么？
衍射透镜的表面有薄的环结构，每个环都有不同的齿状轮廓。穿过环的光线会按半径高度的比例延迟，从而产生与普通透镜相同的径向相位轮廓。然后，该相位轮廓使光束在设计的 EFL 处聚焦或发散。
3、衍射光学透镜的生产过程是什么？
在生产菲涅尔区板时，首先使用多项式将透镜设计为折射轮廓。然后将其划分为菲涅尔区，从而得到一个相息图相位，该相位被量化为多个高度级别。该相位被分解为二进制步骤，然后每个步骤都采用与半导体类似的光刻制造工艺进行制造。
