Το οπτικό στοιχείο περίθλασης είναι ένα είδος οπτικού στοιχείου με υψηλή απόδοση περίθλασης, το οποίο βασίζεται στη θεωρία περίθλασης του φωτεινού κύματος και χρησιμοποιεί σχεδιασμό με τη βοήθεια υπολογιστή και διαδικασία κατασκευής τσιπ ημιαγωγών για τη χάραξη της βαθμιδωτής ή συνεχούς ανάγλυφης δομής στο υπόστρωμα (ή στην επιφάνεια της παραδοσιακής οπτικής συσκευής). Τα οπτικά στοιχεία περίθλασης είναι λεπτά, ελαφριά, μικρά σε μέγεθος, με υψηλή απόδοση περίθλασης, πολλαπλούς βαθμούς ελευθερίας σχεδιασμού, καλή θερμική σταθερότητα και μοναδικά χαρακτηριστικά διασποράς. Αποτελούν σημαντικά συστατικά πολλών οπτικών οργάνων. Δεδομένου ότι η περίθλαση οδηγεί πάντα στον περιορισμό της υψηλής ανάλυσης του οπτικού συστήματος, η παραδοσιακή οπτική προσπαθεί πάντα να αποφεύγει τις αρνητικές επιπτώσεις που προκαλούνται από το φαινόμενο περίθλασης μέχρι τη δεκαετία του 1960, με την εφεύρεση και την επιτυχημένη παραγωγή της αναλογικής ολογραφίας και του ολογράμματος υπολογιστή, καθώς και του διαγράμματος φάσης, που προκάλεσε μια μεγάλη αλλαγή στην έννοια. Τη δεκαετία του 1970, αν και η τεχνολογία του ολογράμματος υπολογιστή και του διαγράμματος φάσης γινόταν όλο και πιο τέλεια, ήταν ακόμα δύσκολο να κατασκευαστούν στοιχεία υπερλεπτής δομής με υψηλή απόδοση περίθλασης σε ορατά και εγγύς υπέρυθρα μήκη κύματος, περιορίζοντας έτσι το εύρος πρακτικής εφαρμογής των περιθλατικών οπτικών στοιχείων. Τη δεκαετία του 1980, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον WBVeldkamp από το Εργαστήριο MIT Lincoln στις Ηνωμένες Πολιτείες εισήγαγε για πρώτη φορά την τεχνολογία λιθογραφίας της κατασκευής VLSI στην παραγωγή περιθλατικών οπτικών εξαρτημάτων και πρότεινε την έννοια της «δυαδικής οπτικής». Στη συνέχεια, διάφορες νέες μέθοδοι επεξεργασίας συνεχίζουν να εμφανίζονται, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής υψηλής ποιότητας και πολυλειτουργικών περιθλατικών οπτικών εξαρτημάτων. Έτσι, προωθήθηκε σημαντικά η ανάπτυξη περιθλατικών οπτικών στοιχείων.
Απόδοση περίθλασης ενός περιθλαστικού οπτικού στοιχείου
Η απόδοση περίθλασης είναι ένας από τους σημαντικούς δείκτες για την αξιολόγηση των περιθλατικών οπτικών στοιχείων και των μικτών περιθλατικών οπτικών συστημάτων με περιθλατικά οπτικά στοιχεία. Αφού το φως διέλθει από το περιθλατικό οπτικό στοιχείο, θα δημιουργηθούν πολλαπλές τάξεις περίθλασης. Γενικά, δίνεται προσοχή μόνο στο φως της κύριας τάξης περίθλασης. Το φως άλλων τάξεων περίθλασης θα σχηματίσει σκεδαζόμενο φως στο επίπεδο εικόνας της κύριας τάξης περίθλασης και θα μειώσει την αντίθεση του επιπέδου εικόνας. Επομένως, η απόδοση περίθλασης του περιθλατικού οπτικού στοιχείου επηρεάζει άμεσα την ποιότητα απεικόνισης του περιθλατικού οπτικού στοιχείου.
Ανάπτυξη διαθλαστικών οπτικών στοιχείων
Λόγω του περιθλαστικού οπτικού στοιχείου και του ευέλικτου μετώπου κύματος ελέγχου του, το οπτικό σύστημα και η συσκευή εξελίσσονται σε φως, μικρογραφία και ολοκλήρωση. Μέχρι τη δεκαετία του 1990, η μελέτη των περιθλαστικών οπτικών στοιχείων είχε γίνει η πρώτη γραμμή του οπτικού πεδίου. Αυτά τα εξαρτήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στη διόρθωση μετώπου κύματος λέιζερ, στον σχηματισμό προφίλ δέσμης, στη γεννήτρια συστοιχίας δέσμης, στην οπτική διασύνδεση, στον οπτικό παράλληλο υπολογισμό, στην οπτική επικοινωνία μέσω δορυφόρου και ούτω καθεξής.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Μαΐου 2023