衍射光学元件的作用

自1960年首台激光器问世以来，经过近70年的发展，激光技术已经形成了庞大的产业规模，广泛应用于工业加工、医疗美容、商业、科研、信息和军事等多个领域。不同的应用场景对激光的功率、波长、光斑形状等有着不同的要求，而要实现光斑形状的改变，则离不开光束整形器。而衍射光学元件(Diffractive Optical Elements) 简称DOE， 又称二元光学器件，主要用于激光束整形，比如均匀化、准直、聚焦、形成特定图案等。

衍射光学元件(Difractive Optical Element，DOE)是相位元件，它使用嵌入在元件中的薄微结构将输入激光束控制为各种输出轮廓和形状。衍射光学器件可实现许多功能和光操作，而这在标准折射光学器件中是不可行的。

在许多应用中，这些功能非常有益，可以显著提高系统性能。采用衍射光学元件进行光束整形是近年发展起来的非常方便、灵活、功能强大的光束整形方式。DOE可适用于多种类型的输入激光(如单模高斯激光、多模激光等)，在激光焦面上形成指定的光斑形状和光强分布，还可以实现在激光传播方向特定的光强分布。

典型的功能包括：产生平顶分布圆光斑或矩形光斑;产生线形分布光斑;将非均匀多模激光进行匀化;产生环形以及多环等光斑分布;产生一维、二维多束激光分布;在传输方向上形成多焦点以及长焦深分布等。

1、衍射的概念

光沿着直线传播，当光穿过一个小孔或经过一个轮廓分明的边缘时，沿小孔边缘产生了干涉图形，结果得到了一个模糊的图像，而不是希望出现在光和阴影之间的清晰边缘。光看上去沿狭缝边缘弯曲了。这种现象被称作衍射。

2、衍射效率

衍射效率是评价衍射光学元件以及含有衍射光学元件的折衍射混合光学系统的重要指标之一。光线通过衍射光学元件后，会产生多个衍射级次，一般只是关注主衍射级次的光线，其他衍射级次的光线在主衍射级像面上形成杂散光，降低像面的对比度。因此，衍射光学元件的衍射效率直接影响到衍射光学元件的成像质量，对衍射光学元件衍射效率的精确测量是十分必要的。

3、掩膜版的衍射

光的衍射和光刻密切相关，因为投影掩膜版上有小的清晰图形并且间距很窄。曝光时，光必须通过这些图形。衍射图样夺走了曝光能量，并使光发散，导致光刻胶上不要曝光的区域被曝光。这个问题在孔小时更严重，例如小到200nm的接触孔。由衍射引起的干涉图样能使小接触孔和小线条很难被光刻。

随着国内外市场对激光光束变换的迫切需求，基于衍射光学的各类解决方案越来越受到市场的重视，尤其在平顶整形领域，多焦点切割等方面应用拥有核心自主知识产权。不仅如此，诸如分束、匀光、长焦深、涡旋光束、点阵、特征图形等元件及模块在各领域也有重要应用。