衍射光学元件的发展历程
发布人:新特光电 时间:2019-04-15 关注:
       传统光学的发展已经走过了几百年的历史,近代光学信息处理原则可追溯到1837年E.Abbe所做的研究工作;60年代激光的出现跟促使光学技术得到了飞速的发展。技术与应用的发展总是相互的,应用的发展对光学元件的发展也提出来新的要求。传统的基于折射反射原理的光学元件如透镜、棱镜等,大都以机械方式加工,其制造工艺复杂,元件的尺寸和重量大,已经满足不了当前各种应用走向集成化、一体化的趋势;研制小型、高效、阵列化的光学元件已成为近年来光学界的热门前沿之一。
       衍射光学元件源于全息光学元件(HOE)特别是计算全息元件(CGH),其设计与制作基于光波的衍射原理,利用计算机进行优化设计,并采用超大规模集成(VLSI)电路的制作工艺在片基或传统光学器件表面刻蚀产生两个或多个台阶深度的浮雕结构,是光学与微电子学相互渗透与交叉的前沿科学。与计算全息元件的效率低,离轴再现相较,衍射光学元件具有纯相位、同轴再现、衍射效率极高的特点。衍射光学元件不仅体积小,重量轻,结构紧凑,易于大量复制,而且其色散性能独特,设计自由度多,材料可选性宽广,可产生一般传统光学元件所不能实现的光学波面如非球面、环状面、锥面等,因而衍射光学元件被广泛应用于全息技术、集成光学、激光医学、光学滤波、信息处理和储存、光谱技术等众多领域,列如光学整形元件、He-Ne激光聚集矫正器、光学互连元件、光学神经及网络计算、激光束灵巧扫描器、激光束波面相差校正器、纯二元相位滤波器等,其应用已逐渐走向产品化。衍射光学元件变革了传统的光学技术,能够实现传统光学元件难以达到的目的和功能,因而被誉为“90年代的光学”。
      衍射光学元件的基本制作工艺是超大规模集成电路中的微电子加工技术。近几年来,在VLSI加工技术、电子、离子刻蚀技术发展的推动下,衍射光学元件制作工艺的发展主要表现在:从二值化相位元件向多阶相位元件甚至连续分布相位元件发展;从掩模套刻技术向无掩模直写技术发展。直写技术较适于制作单件元件或者简单的连续轮廓,套刻制作则更适合于复杂的轮廓和成批生产。目前主要采用的高分辨反应离子刻蚀、薄膜沉积技术都是理想的加工手段。
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