归纳总结衍射光学元件DOE，整形镜丨衍射元件应用原理图

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归纳总结衍射光学元件DOE，整形镜丨衍射元件应用原理图

衍射光学元件示意图，衍射元件的应用原理图

归纳总结衍射光学元件DOE，整形镜丨衍射元件应用原理图

衍射光学元件主要分为光束整形器、分束器、多焦点DOE、长焦深DOE、衍射锥镜、螺旋相位片、匀化片和其它图案的衍射元件DOE。这里我们挑选较常用的整形镜、分束器、多焦点DOE，给出了这些衍射光学元件的示意图，衍射元件应用原理图，让用户能够对衍射元件的使用、安装位置和衍射过程一目了然。

一、 光束整形器，整形镜，Beam Shaper, Top hat beam shaper
平顶光束整形器的作用是把高斯光束转换为平顶光束，即高斯整平顶。平顶光斑具有、光斑小、能量均匀性好等特点，顶部能量均匀，边缘陡峭，无次衍射，也称为平顶帽式光斑。光束整形器又称为整形镜，高斯整平顶DOE，平顶光整形器，平顶帽式整形镜，平顶光DOE，是具代表性的衍射光学元件之一。
下面图片可以清晰地看到整形镜获得平顶光斑的过程，整形镜得到的平顶光斑的尺寸为衍射极限的1.5倍~几百倍，要求入射的高斯光束为TEM00的单模光。一般整形镜的衍射效率>93%，均匀性>95% (多台阶整形镜)，对安装精度要求较高。

整形镜不仅可以把入射光整形成圆形、正方形，还可以整形成直线、长方形、六边形等其它用户需要的形状。下图是把高斯光整形成直线光斑的示意图，这里我们用到一个模组而不是单的镜片，这个模组成为Leanline，其克服了整形镜的工作距离限制，能够在一定工作距离范围内保持光束整形的效果。

二、匀化器、匀化镜、均匀光斑DOE、扩散片，Homogenizer, Diffuser
激光匀化器的作用是把入射激光转换成能量均匀分布的光斑，这里的光斑尺寸一般较大，形状可以为圆形、正方形、线性、六边形和其它任意用户想要定制的形状。入射激光可以为单模或多模，衍射效率70%~90%不等。
下图清晰地给出了匀化器的匀化过程，一般的结构是激光通过匀化器和聚焦系统后即可匀化，但这里还配合了一个激光扩束缩束镜，通过调节这个扩束缩束镜就可以直接调节输出光斑的大小。

三、分束器，分束镜，分光镜，光束分光片，Beam splitter
激光分束镜用于把一个激光光束分为多个光束输出，输出光束可以按照一维或二维的形状排列，而且每个光束的光束直径、波前相位和入射的原始光束保持一致。分束器的衍射效率介于70~95%之间，均匀性一般<5%，很多情况下光束直径的能量差别<1%。
分束器应用原理图如下，通过这个图片，无需任何文字描述，激光工程师就能够对分束镜有一个清晰的了解。

四、多焦点DOE，多焦点透镜，Multi focal lens
多焦点激光透镜用于透明材料的切割加工，其工作原理是激光的传播方向上形成多个焦点，从而对透明材料进行深度切割。具体效果如下图所示。与多焦点DOE竞争的技术还有长焦深DOE和轴锥镜。