介绍
衍射长焦（EF）元件会产生贝塞尔光束，然后可以使用外部镜头将其聚焦。当聚焦时，贝塞尔光束的聚焦深度比高斯光束长得多，聚焦时的能量密度相应降低。本应用说明旨在帮助用户理解使用衍射延伸聚焦元件时的功能和注意事项。
操作原理
可以使用多焦点透镜模型来解释衍射焦点延伸的性能。衍射多焦点透镜是激光应用和眼科手术中常用的光学元件（其中眼内晶状体通常是多焦点晶状体）。基本上，多焦点元件将入射光束分成几个部分，并向每个部分增加不同的光学聚焦能力，从而使每个部分沿光轴聚焦在不同的位置。衍射延长聚焦元件的工作原理类似，但是它不会连续分裂成特定数量的焦点，而是生成连续函数。因此，入射光束沿光轴连续聚焦。从概念上讲，这可以描述为好像大（无限）部分输入能量沿光轴彼此非常靠近的（无限远）聚焦在不同位置上，从而产生细长的聚焦效果。
注意：重要的是要了解每个离散部分的聚焦深度都较小。因此，对于沿光轴的每个平面，将有少量能量聚焦，其余能量将失焦。未聚焦的能量显示为高能量点周围的低能量环或波瓣。
理论
对于普通的高斯激光束，可以通过以下公式定义焦点深度：
- ZRx 是瑞丽距离
- M2x x轴的光束质量因子
- d e-2位置的光束直径
- Δ–是能量密度下降率
- M2 是光束质量因数
- d 是e-2处的光束直径
- F 是外置镜头EFL
- λ 是激光波长
当使用衍射长焦时，焦点区域的长度由元件角度、外部镜头焦距和光束直径确定。
从理论上讲，可以通过设计产生很长的聚焦深度，但需要以降低中心点的能量密度为代价。这种减少将限制这种设计的实用性。通常，小的聚焦伸长率足以改善工艺，而无需在光学设置中进行重大更改。无需更换激光器或更改焦距即可实现。
改变景深
根据以下关系，可针对不同的聚焦镜头扩展焦深：
其中：
- Δ：是聚焦深度
- Δ 0：是聚焦的初始深度
- λ：是工作波长
- λ 0：是初始波长
- f r：是系统的EFL
- f r0 是系统的初始EFL
改变自由度的另一种方法是改变入射光束的大小：
其中 w 0 是初始光束大小。
对于焦点深度的小变化，我们建议使用 二元型细长焦点原件。与没有使用它们的系统焦点深度相比，这些原件的焦点深度增加了约1.5倍。
基本规则：
- EFL增加= DOF增加
- 光束尺寸增加=自由度减小
正与负长焦点
在下面的图像中，我们看到了负焦点延伸设置和正焦点延伸设置中扩展焦深（DOF）位置的不同。负EF的DOF发生在镜头焦平面之后，正EF的DOF发生在镜头焦平面之前。
无焦点延伸设置
负焦点延伸设置
正焦点延伸设置
例子
示例1：伸长的焦点与高斯光束
- 高斯光束5毫米
- EFL
50毫米 - 波长532
nm
图1：上图为使用伸长聚焦元件，下图高斯光束
示例2：不同入射光束尺寸的DOF比较
图2：上图光束尺寸为5毫米，下图光束尺寸为10毫米
示例3：使用不同的EFL
EFL 100毫米
图3：在XZ平面上使用焦点衍生元件生成的强度分布
