衍射光学透镜，也被称为菲涅尔波带片 – 基本要素、生产过程和相比起反射光学的优势。深入了解非传统的数字光学世界
什么是衍射光学透镜？
众所周知，经典的聚焦透镜是一块能在一定距离内把光线聚集到一个亮点的曲面玻璃。但在数字光学领域之外，很少有人知道其他类型透镜的存在，尽管与传统折射透镜相比，它们通常具有更好的性能。此类透镜的一个著名例子是衍射光学透镜系列，也称作“菲涅尔带片”。不像常规折射透镜，这衍射光学透镜是用非常薄的平板玻璃，因为它们利用光的波动性来实现聚焦效果。通过有选择性地延迟穿过元件表面的同心环（称为“菲涅尔带”）的光线，这些衍射光学透镜可以以一种类似于常规透镜的方式聚焦或者发散单色光
衍射光学元件基础。
衍射光学透镜是衍射光学元件（DOE）系列中的一款产品。DOE利用光的波动性，通过在光束的某些区域相对于其他区域减慢光传播的相位，从而利用衍射效应实现光束整形。
通过使用在基底材料上制作的微结构图案，DOE可以改变通过它传播的光的相位。光穿过衍射元件凹陷区域时，其移动速度比穿过高凸区域的光更快（因为光在空气中的速度比在材料中的速度更快），从而创建了受控的相位延迟。
衍射透镜设计
衍射光学透镜的设计方式类似于常规透镜的设计方式。首先，确定透镜函数的形状，通常是使用一些多项式函数（通常为泽尼克多项式）。然后，把该形状量化至其高度相当于单个延迟波长的区域。在每一个被称为菲涅尔带或者衍射透镜“齿纹”的区域，轮廓会逐渐改变，带与带之间也会发生剧烈变化。这种结构被称作相息图相位
通常，这种相位被进一步数字化成若干离散的等高台阶，以便于采用半导体制造方法进行生产。这种量化通常对生产效率没有什么影响，因为一个相位轮廓有16个高度等级，并且在理论上的衍射效率比未量化轮廓的要多出99％。
由于衍射光学透镜具有几乎绝对的角度精准性，因此可以根据需要在透镜设计中加入各种功能，包括 a型球面化、圆锥常数、环曲面透镜设计、校正其他畸变的组件，甚至重改聚焦点，将其整形为平顶或其他形状。
凭借 30 多年的经验，Holo/Or 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 设计生产方面增强了专业技能，因此我们可以模拟生产公差对DOE性能的影响，并保证符合真实规格。
衍射光学元件（DOE）的优势有哪些？
与标准折射透镜相比，Holo/Or 制造的衍射光学透镜具有以下几个优点：
- 在曲率半径和物镜焦距上没有容差 – 保证焦距的绝对精确度。
- 显著降低热透镜效应（相对于等效的熔融石英透镜，物镜焦距的降低了 20 倍）
- 镜窗薄而平，易于安装。
- 高LDT涂层仅需适用于00 AOI
- 易于制作具有 100% 封装和相同微透镜性能的衍射微透镜阵列
衍射光学透镜的应用范围？
衍射光学透镜的应用范围很广，具体包括：
用于光纤准直，尤其适用于低NA（数值孔径）光纤阵列
- 适合高功率应用的Athermat聚焦透镜
- 适用于不同激光谐波的消色差透镜——我们的衍射消色差产品适合大功率材料加工
- 针对垂直腔面发射激光器阵列和其他结构光应用，可用作准直器。
TL; DR – 问答
问：什么是衍射光学透镜？
答：衍射光学透镜（也称为菲涅尔波带片）是一种衍射光学元件 (DOE)，它利用光的波动性来聚焦或发散单色激光。
问：衍射透镜如何工作？
答：在衍射透镜表面，有一层薄薄的环状结构，每一个不同的环都有一个齿状轮廓。光线穿过环时，会随着半径的高度成比例地受到延迟，从而产生与常规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物镜聚焦上聚焦或发散。
问：衍射光学透镜的生产过程是什么样呢？
答：在生产菲涅尔波带片时，首先使用多项式将透镜设计为折射率分布。接着将其划分为多个菲涅尔带，从而提供量化为多个高度级别的相息图相位。这个阶段可被分为二元步骤，然后每个步骤都是在类似于半导体的光刻制造过程中进行的。
