Een diffractie-optisch element is een type optisch element met een hoge diffractie-efficiëntie. Het is gebaseerd op de diffractietheorie van lichtgolven en maakt gebruik van computerondersteund ontwerp en halfgeleiderchipfabricageprocessen om een trapvormige of continue reliëfstructuur op het substraat (of het oppervlak van een traditioneel optisch apparaat) te etsen. Diffractie-optische elementen zijn dun, licht, klein van formaat, hebben een hoge diffractie-efficiëntie, meerdere ontwerpvrijheidsgraden, een goede thermische stabiliteit en unieke dispersie-eigenschappen. Ze vormen belangrijke componenten van veel optische instrumenten. Omdat diffractie altijd de hoge resolutie van optische systemen beperkt, probeerde de traditionele optica de nadelige effecten van diffractie te vermijden. Tot de jaren 60 van de vorige eeuw zorgden de uitvinding en succesvolle productie van analoge holografie, computerholografie en fasediagrammen voor een grote verandering in het concept. Hoewel de technologie van computerholografie en fasediagrammen in de jaren 70 steeds verder werd geperfectioneerd, bleef het moeilijk om hyperfijne structuurelementen met een hoge diffractie-efficiëntie in het zichtbare en nabij-infrarode golflengtegebied te produceren, waardoor het praktische toepassingsgebied van diffractie-optische elementen beperkt bleef. In de jaren tachtig introduceerde een onderzoeksgroep onder leiding van W.B. Veldkamp van het MIT Lincoln Laboratory in de Verenigde Staten voor het eerst de lithografietechnologie van VLSI-fabricage in de productie van diffractieve optische componenten en stelde het concept van "binaire optica" voor. Sindsdien zijn er diverse nieuwe verwerkingsmethoden ontwikkeld, waaronder de productie van hoogwaardige en multifunctionele diffractieve optische componenten. Dit heeft de ontwikkeling van diffractieve optische elementen aanzienlijk bevorderd.
Diffractie-efficiëntie van een diffractief optisch element
Diffractie-efficiëntie is een belangrijke indicator voor de evaluatie van diffractieve optische elementen en gemengde diffractieve optische systemen met diffractieve optische elementen. Nadat licht door een diffractief optisch element is gegaan, worden er meerdere diffractie-ordes gegenereerd. Over het algemeen wordt alleen aandacht besteed aan het licht van de hoofddiffractie-orde. Het licht van andere diffractie-ordes vormt strooilicht op het beeldvlak van de hoofddiffractie-orde en vermindert het contrast van het beeldvlak. Daarom heeft de diffractie-efficiëntie van een diffractief optisch element een directe invloed op de beeldkwaliteit ervan.
Ontwikkeling van diffractieve optische elementen
Dankzij diffractieve optische elementen en de flexibele aansturing van het golffront, ontwikkelen optische systemen en apparaten zich tot lichtere, geminiaturiseerde en geïntegreerde systemen. Tot de jaren negentig stond het onderzoek naar diffractieve optische elementen centraal in de optische wetenschap. Deze componenten kunnen breed worden toegepast in lasergolffrontcorrectie, bundelprofielvorming, bundelarraygeneratoren, optische interconnecties, optische parallelberekeningen, optische optische communicatie en meer.
Geplaatst op: 25 mei 2023