介绍
衍射轴锥（DA）是一种衍射光学元件（DOE），它将激光束转换为环形（贝塞尔强度分布）。
轴锥还将点源成像为沿光轴的线，并增加了焦深（DOF）。
每个衍射轴锥透镜均由其环传播角定义。在单模激光束输入的1 / e2大小处，计算出的环的宽度（RW）等于〜1.75倍衍射极限（DLSM）。
对于多模光束，环形宽度将等于：
其中：
EFL –有效焦距
λ–波长
D –输入光束尺寸
M 2 – 输入激光光束的M 2值（光束质量）
衍射轴锥的尺寸定义：
衍射轴锥透镜的一般规格
| Materials 材料: | Fused Silica, Sapphire, ZnSe, Plastics 熔融石英，蓝宝石，硒化锌，塑料 |
| Wavelength range 波长范围: | 193[nm] to 10.6[um] 193 [nm]至10.6 [um] |
| DOE design 设计: | Binary (2-level) and up to 16-levels 二进制（2级）和最多16级 |
| Diffraction efficiency 衍射效率: | 75% – 96% |
| Element size 元素大小: | Few mm to 100[mm] 几毫米至100 [mm] |
| Damage threshold 损坏阈值 : | >3 [J/cm2] in 7 [nS] pulse @ 1064 [nm] 在波长为1064 nm 的7ns脉冲中大于 3 [J / cm2] |
| Coating (optional) 涂层（可选）: | AR/AR Coating 增透膜 |
| Custom Design 定制设计: | Almost any ring diameter 几乎任何环直径 |
典型应用
| 原子阱 | 在线性加速器中生成等离子体 |
| 激光器中的轴锥谐振器 | 激光角膜手术 |
| 光学相干断层扫描（OCT） | 激光钻孔/光学打孔 |
| 天文望远镜 | 太阳能集中器 |
衍射轴锥镜头的优势
| 允许很小的角度 | 无像差 |
| P正负配置 | 适用于大角度的紧凑型解决方案–（在薄窗口上制造 |
| 极其精确的形状和角度 | 低价格可用于低功率应用的塑料 |
| 晶圆厂 在熔融石英或ZnSe上（用于红外应用） | 微型轴心阵列 |
| 可以接受很小的入射光束 | |
| 由材料吸收引起的损失较小（尤其是在紫外线等光谱范围内，吸收可能会很大） | |
工作原理和设计注意事项
操作原理与基本聚焦镜相似。
与用顶角或锥角定义的折射轴锥（RA）不同，衍射轴锥（DA）由其发散角定义。发散角定义为特定距离内的环直径。
可以从衍射光栅方程式计算出发散角ß（从峰到峰的强度定义）：
环直径可以从几何角度计算
其中：
λ–波长
Λ–衍射周期
WD –工作距离
D –圆环直径
查找发散角的示例：
- 波长：355 [nm]
- EFL：50 [mm]
- 所需环直径：0.2 [mm]
散光角与折射轴锥的锥角或顶角之间的关系：
其中：
n –折射率
α–底角
θ–顶角
查找发散角（β=？）的另一个示例：
- 波长：355 [nm]
- 锥角：0.25 [度]
熔融石英
衍射与折射比较：
| 衍射轴锥 | 屈光轴锥 |
| 由发散角定义的功能 | 由锥角或顶角定义 |
| 取决于波长 | 多色的 |
| 无顶点“死区” | 中央有一个“死”区 |
| 准确定义角度，无变化 | 角度随生产公差而变化 |
二进制和多级衍射轴锥之间的比较：
二元（或两级）衍射轴锥透镜可以作为多级模型或折射元件的可负担的替代方案。
在下表中，我们显示了一个特定示例的仿真结果，具有以下参数：
- 波长：1064 [nm]
- 光束直径：6 [mm]
- 激光：TEM 00 高斯
- DOE透明孔径：9.2 [mm]
- 理想镜头f = 100 [mm]
折射或多层衍射轴锥
二元衍射轴锥
轮廓叠加
| 折射或多层衍射轴锥 | 二元衍射轴锥 | |
| 环宽度（@ 1 / e2） | 〜1.75 x衍射极限 | 〜1 x衍射极限 |
| 峰值功率 | x 1.56（相对于多层） | |
| 效率 | 97.5％（〜100％折射） | 80％（包括侧环）* |
*对于M ^ 2> 5的激光器，侧环消失.
对机械公差的敏感性
类似于具有轴向对称性的其他光学元件，衍射轴锥透镜对相对于光轴的中心敏感。衍射轴锥对激光的输入光束大小和M2（光束质量）不敏感。其他机械公差对功能的影响很小。公差汇总表：
| 公差 | 值 | 备注 |
| X，Y轴倾斜 | <5度 | 少量能量归零 |
| X，Y轴移动 | 敏感 | 沿环均匀度 |
| Z轴倾斜 | 没有效果 | |
| Z轴移动 | 是 | 取决于光学设置 |
| 光束尺寸 | 没有效果 | |
| M2 | 没有效果 | |
| 偏振 | 没有效果 |
典型的光学装置待定
1、通过将可变扩束镜放在衍射轴锥的前面来控制环的宽度。环的直径保持恒定。
2, 通过将DA放在聚焦透镜之后来控制环直径。
环直径将随着衍射图案和像面/焦平面之间的距离线性减小。
环的宽度将保持不变。
