引言

道理&利用

光束在传布一样功夫内，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可用微结来结构作分歧的光程差，利用薄元件近似来扭转相位，从而实现光束的调造。其发展至今，在利用上分成三个方向：整形，分束，聚焦。

整形在近，远场均可实显旖顶型，M型，图案定造等光束整形。在激光加工，医美激光，光纤耦入，兵器瞄点，3D传感中均有利用；

分束利用光栅衍射级来实现，蕴含一维&阵列分束。在结构光规划中的散斑复造，激光多路加工，激光雷达多路感测中均有利用；

聚焦蕴含单点，多点，线段聚焦等等。重要集中在激光加工领域中，切割，裂片，倒角等等。

整形有匀化，描摹两类侧沉。匀化侧沉的规划除DOE&自由曲面之表，还有单片随机MLA(micro lens array微透镜阵列)，阵列MLA模组匀化等规划，如图1。

图1 左上图阵列MLA模组匀化规划[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整形规划[2]

侧沉描摹的整形规划集中在DOE&自由曲面上。相比MLA类规划的整形，其边缘会更为锐利，相对的角度会更幼一些。最常见的就是对单色高斯基模进行远场圆形，方形平顶整形，见图2。此表还有其他整形好比方形，环形，甜甜圈形等等，理论上肆意描摹均可实现。

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，极度强调光强散布曲线，整形的矫捷性为其提供了调造的可能。兵器的激光瞄点必要十字的标识，该特造的光斑描摹必要整形能力来实现。在扫地机械人的避障感测模组，必要输出细线形光斑，也必要整形来搭配实现。

相迸宗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造衍射级的能量。分束DOE的微结构也是周期化的，依照周期方向可分成一维和二维光栅，见图4。

投射器模组中的vcsel光源自身的几百个孔径远不够模组上万点的要求，必要DOE进行分束复造能力实现，见图3。模组的重要组成部门即为光源，lens，DOE等组成，见图4。

图3  vcsel经过DOE分束复造后的大量散斑[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，重要服务于3D深度感测，在结构光规划和dTOF规划中均有利用。落地利用重要在智能家具扫地机械人和人脸识此外门锁，手机终端的人脸鉴别和无人机测绘扫描中。

聚焦DOE依照焦点类型分成单焦点，多焦点，陆续聚焦，相比整形DOE在XOY平面的光强调造，聚焦DOE是在z轴上的光强调造。在激光加工的利用中，切割的资料厚度必要和激光焦深匹配。当切割资料过厚对应的焦深也要增长，一种法子就是选取多焦点，另一种就是陆续聚焦。

图5  上图为多焦点的光路示意图；下图为z轴上3个焦点的散布[8]

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

通常幼FOV的DOE，均能够选取多阶化(8阶甚至16阶)的结构来实现。加工方式能够分成刻蚀DOE以及纳米压印DOE？淌碊OE耐热性，靠得住性更高，更适合极端前提下工作，纳米压印DOE成本更低，更适合消费电子类低成本的利用。

图6   DOE的刻蚀模板加工过程

a 掩模版转移到光刻胶上；b 胶结构刻蚀到玻璃基材上

c 得到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

微纳钻研所

尊龙集团官网光电微纳钻研所，专一于微纳光学新产品市场技术调研及研发工作。通过自编算法与设计，建设同业业高端设备，具备芯片镀膜、晶圆光刻、干/湿法刻蚀、纳米压印等主题技术开发和量产能力。目前微纳所已开发的产品蕴含DOE、扩散片、PBS偏振片、超透镜等，宽泛利用于消费电子、车载HUD等领域，能够凭据客户需要提供从产品设计开发到量产造作一站式服务。

薄膜光学系列

1.  尊龙集团官网技术之薄膜光学系列 | 一个肥皂泡的显色之路——光学让世界更美好，薄膜让世界更伟大

2.  尊龙集团官网技术之薄膜光学系列 | 减反膜——让你我的世界更清澈

3.  尊龙集团官网技术之薄膜光学系列 | 蒸发镀膜机——让薄膜光学之光照进现实
4.  尊龙集团官网技术之薄膜光学系列 | 高反射镜——照亮你我的世界

元宇宙系列

1.  尊龙集团官网技术之元宇宙系列 | 元宇宙之门——AR/VR技术浅析

2.  尊龙集团官网技术之元宇宙系列 | 尊龙集团官网光电实现体全息波导片量产落地

3.  尊龙集团官网技术之元宇宙系列 | 加强现实——光学技术的将来视界（Part I)
4.  尊龙集团官网技术之元宇宙系列 | 加强现实——光学技术的将来视界（Part II)

5.  尊龙集团官网技术之元宇宙系列 | 加强现实——光学技术的将来视界（Part III)

6.  尊龙集团官网技术之元宇宙系列 |  加强现实——光学技术的将来视界（Part IV)

 
微纳光学系列

1.  尊龙集团官网技术之微纳光学系列 | 半导体芯片的微观雕镂师——干法刻蚀工艺探秘

2.  尊龙集团官网技术之微纳光学系列 | 微纳工艺之光刻技术

3.  尊龙集团官网技术之微纳光学系列 | 微纳工艺之纳米压印技术

4. 尊龙集团官网技术之微纳光学系列 | 光学领域的革命性突破——超