衍射光学元件及折衍混合光学系统

作者：发布时间：2022-03-29 15:46:58点击：576

衍射光学元件（Diffractive Optical Element，DOE）是基于光波的衍射理论设计的，它是指表面带有阶梯状衍射结构的光学元件。

200年发明的衍射光栅是最早的衍射光学元件，在光学仪器中应用广泛。随后，近一个世纪开始了波带片的研究工作。1820年，菲涅尔提出菲涅尔透镜，并在1822年研制成功。1836年，泰伯发现了基于菲涅尔衍射中的泰伯效应。这是设计和制作光学阵列发生器或照明器的重要方法之一。1971年，达曼提出并设计了光电技术、图像处理技术中使用的光学分束器--达曼光栅（Dammann Grating）。20世纪80年代中期，美国MIT林肯实验室率先提出了“二元光学”的概念。二元光学元件（Binary Optical Element，BOE），如图1所示，它是基于光波的衍射理论，在传统光学元件表面刻蚀产生两个或多个台阶深度的浮雕结构，形成纯相位、同轴再现、具有极高衍射效率的一类衍射光学元件。1988年，Swanson和VeUknmp等人利用衍射光学元件的色散特性校正单透镜的轴上色差和球差，研制出了多阶相位透镜。从此，开始进行衍射光学元件在光学成像领域的研究应用。

二元光学元件-广州誉立.jpg

20世纪90年代，出现了一种既包括传统光学器件，如透镜、棱镜、反射镜等，也含有衍射光学器件的新型光学成像系统。它同时利用了光在传播中所具有的折射和衍射两种性质，通常被称为混合光学成像系统（Hybrid Optical System，HOS）。它不仅可以增加光学设计自由度，而且能够在一定程度上突破传统光学系统的许多局限性，在改善系统像质、减小体积和降低成本等多方面都表现出了优势。