小序

原理&应用

光束在撒播相同时间内，，，，，，
，光程长的走的慢，，，，，，
，光程短的走的快，，，，，，
，波阵面就会转向，，，，，，
，意味着光束偏折了
。。
。。。而DOE可用微结来构制造差别的光程差，，，，，，
，应用薄元件近似来改变相位，，，，，，
，从而实现光束的调制
。。
。。。其生长至今，，，，，，
，在应用上分成三个偏向：整形，，，，，，
，分束，，，，，，
，聚焦
。。
。。。

整形在近，，，，，，
，远场均可实现平顶型，，，，，，
，M型，，，，，，
，图案定制等光束整形
。。
。。。在激光加工，，，，，，
，医美激光，，，，，，
，光纤耦入，，，，，，
，武器瞄点，，，，，，
，3D传感中均有应用；；；

分束应用光栅衍射级来实现，，，，，，
，包括一维&阵列分束
。。
。。。在结构光计划中的散斑复制，，，，，，
，激光多路加工，，，，，，
，激光雷达多路感测中均有应用；；；

聚焦包括单点，，，，，，
，多点，，，，，，
，线段聚焦等等
。。
。。。主要集中在激光加工领域中，，，，，，
，切割，，，，，，
，裂片，，，，，，
，倒角等等
。。
。。。

整形有匀化，，，，，，
，形貌两类着重
。。
。。。匀化着重的计划除DOE&自由曲面之外，，，，，，
，尚有单片随机MLA(micro lens array微透镜阵列)，，，，，，
，阵列MLA模组匀化等计划，，，，，，
，如图1
。。
。。。

图1 左上图阵列MLA模组匀化计划[1]; 右上图单DOE实现方形匀化和整形[1]; 左下图自由曲面实现光束整形[1]; 右下图随机MLA整形计划[2]

着重形貌的整形计划集中在DOE&自由曲面上
。。
。。。相比MLA类计划的整形，，，，，，
，其边沿会更为锐利，，，，，，
，相对的角度会更小一些
。。
。。。最常见的就是对单色高斯基模举行远场圆形，，，，，，
，方形平顶整形，，，，，，
，见图2
。。
。。。别的尚有其他整形好例如形，，，，，，
，环形，，，，，，
，甜甜圈形等等，，，，，，
，理论上恣意形貌均可实现
。。
。。。

图2  从左到右为圆形，，，，，，
，方形，，，，，，
，甜甜圈形，，，，，，
，环形整形[5]

好比在光纤耦入端，，，，，，
，十分强调光强漫衍曲线，，，，，，
，整形的无邪性为其提供了调制的可能
。。
。。。武器的激光瞄点需要十字的标识，，，，，，
，该特制的光斑形貌需要整形才华来完成
。。
。。。在扫地机械人的避障感测模组，，，，，，
，需要输出细线形光斑，，，，，，
，也需要整形来搭配实现
。。
。。。

相比于靠膜层透反射分束的cubic-PBS，，，，，，
，分束DOE依赖光栅的周期结构来调制衍射级的能量
。。
。。。分束DOE的微结构一ㄇ周期化的，，，，，，
，凭证周期偏向可分成一维和二维光栅，，，，，，
，见图4
。。
。。。

投射器模组中的vcsel光源自己的几百个孔径远不敷模组上万点的要求，，，，，，
，需要DOE举行分束复制才华实现，，，，，，
，见图3
。。
。。。模组的主要组成部分即为光源，，，，，，
，lens，，，，，，
，DOE等组成，，，，，，
，见图4
。。
。。。

图3  vcsel经由DOE分束复制后的大宗散斑[6]

图4  上图为DOE阵列分束的光路示意图[5]; 左下图为一维光栅1*9分束，，，，，，
，右下图为二维光栅5*5分束[7]
。。
。。。

由分束DOE组成的透射器模组，，，，，，
，主要效劳于3D深度感测，，，，，，
，在结构光计划和dTOF计划中均有应用
。。
。。。落地应用主要在智能家具扫地机械人和人脸识别的门锁，，，，，，
，手机终端的人脸识别和无人机测绘扫描中
。。
。。。

聚焦DOE凭证焦点类型分成单焦点，，，，，，
，多焦点，，，，，，
，一连聚焦，，，，，，
，相比整形DOE在XOY平面的光强调制，，，，，，
，聚焦DOE是在z轴上的光强调制
。。
。。。在激光加工的应用中，，，，，，
，切割的质料厚度需要和激光焦深匹配
。。
。。。当切割质料过厚对应的焦深也要增添，，，，，，
，一种步伐就是接纳多焦点，，，，，，
，另一种就是一连聚焦
。。
。。。

图5  上图为多焦点的光路示意图；；；下图为z轴上3个焦点的漫衍[8]

随着自动化加工的要求越来越高，，，，，，
，所有切削更高厚度，，，，，，
，定制化倒角，，，，，，
，以及切割面粗糙度的处置惩罚，，，，，，
，都对聚焦DOE提出了更高的要求
。。
。。。

一样平常小FOV的DOE，，，，，，
，均可以接纳多阶化(8阶甚至16阶)的结构来实现
。。
。。。加工方法可以分成刻蚀DOE以及纳米压印DOE
。。
。。？？？？？？？淌碊OE耐热性，，，，，，
，可靠性更高，，，，，，
，更适合极端条件下事情，，，，，，
，纳米压印DOE本钱更低，，，，，，
，更适合消耗电子类低本钱的应用
。。
。。。

图6   DOE的刻蚀模板加工历程

a 掩模版转移到光刻胶上；；；b 胶结构刻蚀到玻璃基材上

c 获得DOE[6]

[1]Homburg, Oliver et al. “Efficient beam shaping for highpower laser applications.” Laser Technik Journal 4 (2007): 44-47.

[2]Xue, L.; Pang, Y.; Liu, W.; Liu, L.; Pang, H.; Cao, A.; Shi, L.; Fu, Y.; Deng, Q. Fabrication of Random Microlens Array for Laser Beam Homogenization with High Efficiency. Micromachines 2020, 11, 338.

[3]Fienup, James R.. “Phase retrieval algorithms: a comparison.” Applied optics 21 15 (1982): 2758-69.
[4]Rudnaya S , Misemer D , Santosa F .Rational design of a diffractive homogenizer for a laser beam[J].Journalof Engineering Mathematics, 2002,43(2/4) : 189-199.

[5]Katz, S., Kaplan, N. and Grossinger, I. (2018), Using Diffractive Optical Elements. LTJ, 15: 29-32

[6]https://www.digigram.com.tw/en/prd/vesel

[7]Umhofer, Udo, Erwin J?ger and Christian Bischoff. “Refractive and diffractive laser beam shaping optics.” Laser Technik Journal 8 (2011): 24-27.

[8]Doskolovich LL, Bezus EA, Morozov AA, et al. Multifocal diffractive lens generating several fixed foci at different design wavelengths. Optics Express. 2018 Feb;26(4):4698-4709

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拉斯维加斯9888光电微纳研究所，，，，，，
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，可以凭证客户需求提供从产品设计开发到量产制造一站式效劳
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