近年來衍射光柵技術、全息術、傅里葉光學和計算全息等技術推動了衍射光學理論的發展，特別是在衍射光學器件方面的研究已經達到了實用化的水平。

衍射光學器件的特點

DOE的特點則是具有高衍射效率、獨特的色散性能、更多的設計自由度、寬廣的材料可選性，并具有特殊的光學性能，因此DOE成為實現離軸照明的理想元件。一般用于光刻系統離軸照明的DOE，其子單元個數需<10，設計數據量較大，單元尺寸達到微米甚至是亞微米量級。

衍射的概念

光沿著直線傳播，當光穿過一個小孔或經過一個輪廓分明的邊緣時，沿小孔邊緣產生了干涉圖形，結果得到了一個模糊的圖像，而不是希望出現在光和陰影之間的清晰邊緣，光看上去沿狹縫邊緣彎曲了。這種現象被稱做衍射。

衍射光學器件的主要應用

1.光束整形

（1）平頂光束整形

“ Top-Hat ”或“ Flat-Top ”光束整形是衍射光學器件（DOE），用于將近高斯入射激光束轉換為圓形，矩形，正方形，線形或均勻強度（平坦）點或在特定工作平面中具有鋒利邊緣的其他形狀。

頂帽（平頂）光束整形器的典型應用包括：激光燒蝕，激光焊接，激光穿孔，激光劃線，醫療和美學激光應用。

（2）光束擴散器/光束勻質器

英文名為BeamHomogenizer / Optical Diffuser，使用勻化鏡能把單模或多模的準直輸入光束，轉換為能量分布高度均勻的光斑。光斑的波長和形狀輪廓都可自定義，形狀一般為圓形、正方形、直線、長方形、六邊形、橢圓形等任意形狀。光束均化鏡在許多需要明確定義光斑形狀和隨機擴散強度分布的應用中有很大作用。

通常用于激光焊接、除銹，TOF發射端等領域。

（3）M型光束整形器

M型衍射光學器件的作用是把入射激光整形為M型，而M形（M-Shape）指的是激光光斑沿某一方向勻速滑動，積分后的能量均勻分布，即形成一條能量均勻分布的窄直線。

M-Shape激光光斑的這個特性使得其特別適用于激光材料直線加工: 例如激光焊接，激光切割，激光劃片，激光燒蝕，激光熔融和強激光焊縫等應用。

（4）衍射多圈

激光同心圓圖案將激光束轉換成多個圓圈。同心圓的光圖案最適合于某些3D繪圖應用，尤其是對于具有圓柱幾何形狀的空間。這些應用的一些示例包括氣體管道內的照明和成像，交通隧道的映射，以及用于內窺鏡檢查和結腸鏡檢查診斷。?

圓圈數量，相鄰圓圈之間的分離角度以及每個圓圈的能量分布都可以設計定制。

（5）衍射軸錐鏡

衍射軸錐DiffractiveAxicon它的主要作用是將入射激光轉換成環形的光斑（貝塞爾強度分布）。通常，環形光斑的寬度等于衍射極限光斑的尺寸（輸入激光）。

衍射軸錐的另一個功能是能沿著光軸把點光源成像在一條線上，成像光斑具有很長的景深（DOF）。環形傳播角度（發散角）是衍射軸錐最重要的參數之一，它決定了每個衍射軸錐的不同。

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部分摘自微信號小小光08《衍射光學元件（DOE）概述》