第四章微光学元件与应用(白底)

2014--63

内 容第四章 微

光学件与元应

用

微透

阵列 镜射衍光器学与二件光元学器件

参文献：考1. 二光元学， 金藩国编著，国等工防业出社版 . 2光微学系与统 ，杨国光编等，著浙江学大出社

版

折混合衍学光系

谐衍统光射学 波长结亚 构光束成 形阵光列

学

  

4

. 微透1镜阵列

-三 类型种 ： 折-射型 衍-型 -射 折 衍混合/ 型衍射透微

镜• 应

用1—提—高传感的器填充系数红

外 CDC-

波长： 外 紫—可见红—外 -材料：硅 玻璃，，合聚 -物 类型： 折射，型衍射 型可见光 CCD

凸镜透阵

列

透凹镜列

折阵/衍微透镜

1

201-4-3

6 •用2—应光束—微扫

描统传光学镜透描扫 微器透阵镜列扫器

•描应用3 ——/衍折合光混成学系统

像体

积，大运动径大， 速路度

体慢小积移动距离，，速小 度高

4.

2衍 光学射技和术元二学技光

★术衍射光 元件学（DEO）： - 幅型全息振元，位相型全息件件元，算全计息和 闪相耀元件息 ：衍射效率高不工艺，不易制控 ，成质像量佳欠 。-连续面型DOE 得：于益微细加工技术进的 ★ 二元光学元步件BOE（：

）二元

光学技术

-

一是种位相值量被了化相的图息，微工艺细批量制 。

造2

014-6-3

2 计

设光学能 功理： 论析法：解

Frsnee微透镜

l数值

：复法微结杂元构件

何光几、标学衍量射理论矢、衍射理量论优 算化法：

光

元件学的相位函数 型连薄续面浮分布雕 阶型台衍浮射微雕构结 造制

G

erhbcrugSax-to算n 模法退拟火算（法Simultead AnealingnAl gorihm)t 传遗法算(Gnetec iAlorgtim) h杨—算顾（Y法G-

相位函）数变的换相

位件元的相函位数一由多项个 式描述

：

B对EO 当,整取函数量函数化=Nm2时，则

有x, （)y

2





a

mn

m

n

x mn

yTB

() 

int T ( ) N 2m  q N

•

对于DOE(相 位续型)，连 变当换数用函2mπ下取向整， 时有 则   ( , x) yTD ( ) ( x y), ni t 2 m q  m 2   其中in tx)(取整函数，即是取于小的x大整数；q是最闪 系耀数精确闪耀时，，q1=,而q1表示存≠在误差如，工加误 差、波误差长

等式N为台阶数中m，量化为水，m平1,=2,3,…当N- ∞时>其，形就图是DE;O当m取很时，就大轮 是廓接近续连的浮雕。微

3

024-1-6

3衍射效

分析

率

对于

OEDB或OE,其幅振 布为周期函分：数

其傅中叶立数系为

iC 

ej T( ) 

12m

i 



eCi



j

i

当=2Nm,i1=只计算±(1)，q1=时， 1 snic(



i

) N 

2

N=2(

m=1) η=41,%; =N4m(2),=η 8=%;1N= 8(=3m) η=9,5;% =N1(6m=)4,η 9=9;

%

2 m

0

 i  exp Tj  )(epx j  d  m 

第i衍级射相的位分为布iφp),(则衍射

效率 为•对 D于E,衍O射率为效 • ：对于BEO,射衍效率：为iB 1

NN 1i 0



i Ci2

2



i0 si cnq( m i

 )1

j

2 (q mi ) xpe N

    i si nc N  



22

对于射衍透镜效的，也率可用上述公式以估计。 来镜的结构透可视具有变为期的局部光栅。周中在心部分，光栅 期周，大量要化不高，求缘边分部， 光周期小栅，光受刻作制辨率分制限。需要化优量 化的方。案

菲尔微透镜涅

菲尔涅波带片(FZP)： 系一同列心圆组环成二的元振幅 图形沿。 r2向方周呈期性分。布

mr  mr

p第 m

个透环带明径半

：

同不量化方的法： a )基菲涅尔于透的镜传量统； b) 超化级子概念，区增衍加射透镜径；孔 )c 定像素常寸量化，尺实如现间量化液晶空制调

器4

201

46-3

-

据根ZP的径向F称对和沿性r方2向 周的性，可以将复振期分幅布 表示一个成里傅级数叶求 在，光轴光上峰值，强到焦得点的位 .置u

x,y   u 2 xy 2 ur 2 rmp2

u x ,y 









1 n  0， 则光轴上将产在生一个光2 2z rp 峰值，强即谓所焦的。此时点焦，距为

若

z：n  rp

2

图2- 5射入波通过涅耳波菲带透时的衍射镜

n

 





A

n

 x2

y2  ex  pi2n  r 2p  

A n

 1

r 2 pr2  u (r 2 )exp i 2 2n  d(r 2 ) rp 20 r p 

2

n

, n ,0,21,

设

u(,y)x于z处=0平并被面面平照明，波则z>在的任意0 面上的平衍光的射振幅由菲涅积分求尔：

得  n  1 i u (x , ' ' y z ) , An exp x' ( 2 y '2   ) exp 2i( 2 () x2  y2 ) r 2pz z  n     x x' yy'   exp  i2 () dxy dz

n>0时当，Z为负n值，应对于散光波发n；

；

多

台相阶衍射位透: 镜目是消除高的衍级次射使，光能量 尽能多可集地到一个主中焦点（n-=）上.1



在z n 2p ,n n jL 1,j  Z处有一列系焦点且产生，会聚和 散发两作种。各用点处焦的光为：

强I nAn  si nc2  n / L

2



r

2

集于主焦点(n中=-)处的1光被强 定义FZ为的衍射P效率η ：

 A  1 si nc2(1/ L

)

2多

相正位透的透镜率函数可过达为：表

N( L 1)

(ur2 ) 



k 0



r 2  rkp 2 /L  rp /( 22L )  i2k  xep rect 2 pr/ L  L   

★ 后随位数L相的加，增ZP器件的衍F效率也射随之加增且在， 焦主衍点射率效的加较增次点快得焦。多当L≥8，时衍射效率增 缓加。一慢，般既要达高到衍效射率又不至，于加

工太复， 杂择选L=4或8是比较合的。适

★ L变化时当，ZF环带周期P并改变，不距焦保也不变持。

★ ZFP的作机理是用射，衍味意出着射波前由只器件的横向尺 决定，寸而纵向与寸尺无关

5

。

2

1406-3-

菲涅尔

透镜的解微析法设计

( r ) 2



0

PO D

2n

0

f 

f

2 r2





等相位法量化：量化 级L与掩数数N之 模间的关系 ：L2N=.



(mr )

n2  2rm  f2  f  2 Mm   02

Mm  0f mM 0  n  n

2

光程

满差足

：

rm, l 2f f  M (m  1) l/ L

2rm

rm

, l M2 0 f( m1 ) l/  L  0(m 1) l /L M2 , 2

2

l ,1, 2, L.等

相位量化层的各相深位度

：透

的镜雕浮深：

h度r ()

 r )(0  n 2

h l hM

l 

1 l, 1,2, ,L. L

非全波长度浮高雕构结的量化: 于小口对径寸，尺长焦的距衍微射透，其镜大最的 相位往往小2于π在这。情种下，为了况利用微电子 艺工行进制，可以作直对连接续雕采浮用相位等量 方化进法行计。设

4.3 折衍混

光学

合较折射比镜透衍和射透的焦镜距

f :r (  c0)1 1 (n ) 1 c 1 c2 n(   1)

H h m



n

 n0

a h HL/h

f d() f

00



L 2N

lr f2

2

f



H( n n0 l ),Ln

于对折射透镜, 焦距对相波长于变化的减不少差的方色法 :a.采 用v玻 璃贝常阿数 纵：色向： 差大取,决系于n-数.色散用 A1bbe数描: 大述材的料;b.用双组胶采合f n (1) 1l c h 结1,构中一其采组用负透镜 vr， vr 但构结杂.复n( ) 2 n(3) 对 于衍透镜射,距焦波长成与线性比,例等  1  11  衍 效bbe A数 等效 为v

d

更一般 方的是法 设  ha0 

  1 过通整调a

rl 

2

H(n n 0lf H)2 ( n n 0 ) 2 2l L n2Ln 2

可，适以调当台阶高整度h.



2 

f l3c hf d    -d  v d  23

6

024-163

-

性特 光焦度 贝数阿部分色散 注：

射折镜透

 (n 1c)0V

P n  1 1 0n2 n n3 1 n 3n 2 3

n

射透镜衍

 K

V P



 1 01 2 

13  32 

33  1 2 , K常数是

BOE的色散

仅 与波有长,与关基底料材关无.  DOE具 负有等效Abeb数的特常,与折射光学性 反.相因 衍射此折射/组合可除消色差

一般。学材料光的阿贝在２０～９０之数，对应间、ＤＦ、 Ｃ，光衍 射光学件的阿元贝为数３．４６，－相对分部色为散０． ０６６．３

混

合学消光色

差简单最混的合镜为平凸透镜透基底和平为面衍的射 透的镜组合，则合混镜的光透焦度：为



热消差设

热差计：使 用境中温度变环化造光

成学系失统，使成 焦变像模糊现的象（如高。低环温和境空间环等境）对折

射光系统学，于光由材学的折料射与率度有关 。温度升高，温射率折小，变光学系光焦统度小变， 距变焦长；度降温，焦低距变小 。 常光学规需要，温度胀膨补偿设的计，由于但光材 学、料筒的镜金属材、塑料等壳体材料的料热胀系数 膨为正均，值法无实现热差消计，故只能设设调焦机 计。构 射光学衍表微结面构温对不敏度，且具有感负差热 性，特折射与学结光合成折/组衍合混光，学消可热差

h。b(y  ) ef r()  dif (

混合)学系统要消光色差须，足满消色方差：

程也就衍是面的射焦光度满足应：



ref





dfi

 e

ff



0

 dfi 



ref eff



优点

： 1（ 正光焦度的衍射元件具有负)色散，不为校仅色正 差供提条件，还分担了了光焦，度利于有小减单像差色；2（）混合 色消差透镜可以使用那不些难加工或以少昂贵的稀色大散料材 对，外波段的红用尤应有利为可大，大降低外光学的红成。本

7

214-0-3

6

学元光件的温度特性由热膨胀光系数（单位即温度 化引变起的光焦相对变度化决定。） 在 薄透镜型和空模气质条件介，下折元射和 衍件射元件的光的热膨胀系分别为数

d   1df 1 dn   g   d f Td Tn 1  d T d  (2 g )

·

热差方消程：



i 1

h

j

i

i   g 0 t

r 

其中 hi

光是系统中学光的像高组 。·还要考镜虑材筒料热膨的系胀数的匹配无。热设化 就是计使物镜的热光应与效筒镜热的效应致，使探测器 的位置一温在变化时度终处于始镜的像面上。 混合光物学统的系焦变化距 f： f  f  T测器热位探：

移 g为 材料的热膨系数；胀和n0n别分为学材料和光环境介质 的射率.折

▲

对于 合混光，学总光焦的度是各 组个成光焦之度和即 ，▲的光热膨胀总系为数：

r

d  1 



 f rr  d d 

L L m 

T无

热设化计是了使为f=L时

，

f  m

混

合学光统设计





系

折衍混/光学合统系实现消色要差、消差像和热消， 同时差还必满须足使上的用光学数要求，故设计时必 须参同满时足如下的三个方程：

设方计：法将 学光统要系的求主指标要，如瞳入孔径、 距、视焦角场、分率辨、TMF(制传调函数 )递以及边 条界，件如允许外形尺寸、用环使境送入 等设计软件产生，结微尺构数据。寸

h

 i1j i

j

i

 0



hi

1

j

2

i



i



i



ih1

i



i g  0T

式中 ：ih主光是线在镜各组的上度；高Φi是成组镜组的各

光 度； νi是各镜焦组料材的阿常数；贝 αg基是底料的材膨线胀 数系。

8

012-64-3

.44多层衍 射光元学

问件：题 射衍学的光长波赖依性，制了限衍光射学 元在宽件光成谱中的像应用 。-当设计波 长与底衬材确定后料除，改了单变衍射层元 微件构结度H高构谐成射元件衍，再外没可变有的结构参量 例：。见可波光0.段～4.80m，μ大最焦离量到达 0.3±f3.0 f ( )f 0 0 外的方另：法采 多用层衍射结

佳构：2能000 世界上年第一D种EO机光学相统系

4

5 谐.射光衍学

成形背

景着随光系学统数大孔径或大值数F发展，工对艺提了挑战。出N A增，大光度增大，焦微构尺结变小寸，别是在可特光和见紫 外波，波段长变，短结微尺寸也变小。构

1995D年..WwSeneey和G.E.oSmmrgarn提出谐衍射透镜概念e ha（rmnoc diffrictaievl nesse，目的是加)边大微缘结周期构，实 经现的最济小线宽工。

加理：原 设计在射衍元时件，取 相的2π位高的级次来设计， 整使波段个内个波多长具 有同的光焦相，度样这减系 统小色差同，提高时射衍效率。

9

0142--36

取相邻

带设环计长的波位相数倍整使，带间环光程差的 为p.λ 射衍光学的波长f  0 f0 与 距焦的系关谐 射衍镜透 的t ( r) h 透过率函数

fm,  p0 f 0第m（级衍射像焦距成 m）

对

谐射衍设计，必须满还f足,m与p=λ的焦距1f0合重，即f

m,   0f p0 p1  0 m m

折

射镜的透 过率函透

第数m级衍射 效率：



0  n( ) 1   n (  0)  1

凡满 上式的整足m数所对应的振谐光均波会有共的同焦。P点 大越，谐振波越长，长振级次m谐越，波高内的谐振波段长越多

。特： 点()1 谐衍透射的色散性能镜、比一衍射般透镜和射透折都 有所镜善改。(2) 一般衍 透射的中镜厚度心为 /(n 1) ， 谐而衍射透镜中的心 度应为 p 厚(n/ 1，说明)衍谐透射镜增加厚度或在 刻蚀度深同的，时微结构带的位置也环大了增倍p从，而 宽了微放细加工的难度。 (3 随着)p增的，中心大厚度大，增形 逐步趋外折向射透镜，其性能也逐步 向衍趋器射与折射件件之器；间 (4 )当p向于∞趋，就时变了成射折器； 件(5)谐衍射 元只对件计波长内的几设谐个波长振波光精闪确耀 ，减了衍射色少散并，不能效有提高个波段范整内 围的射衍效，率谐故振波长之外衍的射率随效相位高着度 离迅速降偏，形低成散杂光，响影像质成。



量

4. 二6元亚波结构

长波长结构亚S（buwvalenget shructurest）指微 结是尺寸构入与光射长波近相或小更的周结构 。当期波光过这通种波长结亚构，时产生将新 光学的应效。 亚 长结构波的

光学性： -特-光 通波过波亚结构时，长的衍射光消失仅 ，产零级反生射和透，射效为等薄膜可用于， 反射抗件和双折射元件； 元- 采用空间-续连变化亚的长波构结获可偏得 面的衍振，射形成新偏型器振；件-- 表面等离 波亚波子长学光利 用表面离子 等波体共（S振P）原R理波导：小，增强，局孔 增域强等

1

201046-3-

典的型本基构

亚结长波二元透镜菲

涅尔带波片横面

截

效二元亚等长结构 (1波截D图) 2面D视图俯(a 浮)雕周结期： 微构加工制细作 () 折b率射渐周变结构： 离子期性，改掺杂工艺等 (c )入式嵌构：结 入嵌不折射率材料同 特点： 全场衍射效高率可，于用速光 高连互和垂直腔表面发射光器激采用；纳米 加技术工制，作需仅子束光电刻反 应离子束刻蚀和一步各完成

。

例 GaA：二元透s

镜工波作长：975n m; 径： 口0μm8 ;焦距 110： μm; 离轴计设；偏转20角°

潜

在可能

微光性亚波长透镜有学高速和效高的率能性，镜相 透口对径可f达1/.3,衍 效率射论上理可9达%； 2开 始现出偏振显与结的依存构，性如对ET模衍 射效为率2%7，而对MT模衍射率效为5仅9；  %件器表面始开具抗有反射质性 ； 亚波长构结加的仅需电工子束光和刻应离子刻蚀反 一步个就以完可。

成1

1

2140-6-

3透轮镜线廓性

化 •Fesnel连r轮廓续:

y x)( n2 ( f 2  x 2f  ) mn1 n2

FD

TD析分波长：

01μm;n =11.;5 n2=1 ;D80=m; μF=3/; f=80 3mμ设; 计间隔为λ2/.0 光强分: -布 TE：波 连续轮廓的移焦为7μ ；而m元二亚波为长.7 5mμ； T-波：M 移分焦别7.5 μ为m5与5.μ 。m

xm x  mni(xm1, D / 2

其中)1n,2分别是n镜透料材的折 率及空气射介的质折射率D和；f 别为分透口径和焦距。 •镜P arter等h连续将廓分轮线段性：

ai化  i Wdti hidtWh, b i i  (  N) 1N

其

N为中征特，数由区分N期周亚周到 的宽期Δ 决定：

度

N

Wdtih ,  2n

特：点- 二元波亚长构结入对射光有更 灵的敏焦特聚：性焦深，焦 移，焦斑尺 寸及以衍效率都射可随 偏振态的化而变化。变

二亚元长波透设镜

计

积面编码效有介结质构

12

204-6-13

.7 4束成光

激光形应中用对,激光的波面,强光布,分 式模及光 斑形状的与小等提出大多种了特殊 要. -求光计 算与光量: 激测光光束振幅的和位相 均匀分;布- 激加光工和热处理 :形各状的异斑光;- 惯性约 核束变聚I(FC) :平顶布(分不匀 形均190%)



射面波形变双

件器统

系菲尔涅变

换

立叶傅变换

傅

叶变换

立计方法： 设 把光束经过-器P件 1后复振的幅布作为分 入函数输光束，播到器件P2传前的之复幅振 分作为输出布函； - 输入数出输数函的换变系关随方

案不而同； -异 学器件设计光化转为知强已度分恢布复 相分布位问题 ； 算-法几何光学，：G -算S法，模退火法和 杨-拟算法等顾化优算。

法





器

P1件 :改激变振光（幅强光分）布；器 P2:件 正相位校，同实时整形现准和

1直3

201

46--3



例

将圆：高斯光形束变成换形圆平面直准光

束选择方案

(a):

器件

1P于光束置腰束处 设光束在两器，件间传播 无能损量失故，量守恒能

。构简单，结体积小但，器件表结构面陡的度其较方案他。大

E( r )  2  U ( r1 ) r r 

d20

r

★ 几

光学何方求解法器件的相分位：

布2

 

Rr ()

R0()

U (2R ) Rd R ( R ( Er)

)r 22 ) r0

2

U12 ( r) xp(e

U2 (R)  ( 数常

)

采若用案（b）和方（c,输）入输与出 数函足傅立满变换叶容易利，G-S用算恢法复 位相布。分

~ g k g k  xp(eik)  Ff k ~  g e xp(i) g k  k 

 



1f f  exp (i  )g g xpe(i )

~  f k f k  expi( k )  Fg    k k f1  f xpe(i  k 1) f  xep(i k)

G-算法S与几光何学方法比较，存不在约束 条件且通用性强，，但敛收度及其 速精度依赖于迭代始初的定设。 若几以何光学法得所结的作为果 -GS法 算和输入输出的法始初代迭，则值可著 改显结善果。



1

4

20146--

3半导体

激器光光准直束





半

导激体光光器特束点

在直垂于p－ 结n方向上发光的区宽约 1μm ,出光束输发散的为角0°4～60°, 这 一方即所向“快谓方向”；平在行p于 n－ 结的向方上发区光宽约01mm, 散发约角 10°为 即,谓“慢方所”

传向统法方自聚焦

镜法透L

D自聚透镜

单焦透镜准法

直光纤

耦输出法

合1

5

0214-63

微-学光准

直

德

国LMOI司公激光准直块

柱面透镜准直

模质量

移法

转麻理工学院省M（I）林肯T验实室Z.L.iauL

州加大学Ha o-iLn hen C等用采片集成VCSE单L 光器激微和镜（透规格为 0m1×m1mm），输0出束发光角为散1.6功，率度达到 10密W5/cm2同直径，为1mm的光耦纤，耦合合效率过超75％。

61

210-46-3

光束均匀

化准子分激光

17

02146--

3二元学相光板用位光于束形整高斯光束 平顶

束

光

理原：斯和高iSnc函在si数n函c的数中心带的区 状是一形样的，近度似好，可得到很的远场平变。换 s为icn函的数直接方法相位是，板心中位区宽度相 是他其的2区倍

。1

8201

-64-

3•

优化位变换相对于相高光斯宽束度位置的和栅光调的深制，度 可得到以最的佳场远形状和效率； • 于测带由仍有大量的能含，量故般一有第含二交个错方波栅光 以产，生高的更频将率线光射出衍感兴趣区域。

的4.

8孔径技多

单激术器光的率功限有

：增益饱和，光损 伤，学散或原热因。 功高率光器由激功小率光激器成组，行进光 叠束加，以提高可率，提功高统的鲁 系性棒；



组

合法

方加法叠- 每一 束光准，直使们它同在一置穿位过 。故这些束具有光同的空相，但传播方向间 不。同重在区放叠光置学件元，将这种 分变成为布一以相个同角的传度播 。 径填孔充法(pArteuer ifllig)n - 用一使光个学件将元扩展，光并通整个过阵 以列使致列填充因阵接近1。子

源辐射达光最到值大要的求激：器必光须被 相以实现阵列间锁的相干涉；互列阵间的光分布 振在幅和相位一致上

。9

1

2140--3

61（ 光）栅加法叠阵

列激光光相交与一束并相干点生产干涉图样的分 区取布决于光间束夹角相和位的关。 系设计一个 共复二轭相元光栅置于干位面上，涉将可干涉 转化场为孔受径的平限面波。

复共轭



取

幅振透率过为1激。通此光轭相位共栅光后耦 合，为级光零束其振，等于合幅场强的成平均值：

A

0 





 





E

(x, y ) ddy

x干图涉样过透

相率位栅的光透率过

E(：x , )y ie( , yx)

t (1x, )y ei( x, )y E x(, y)

选阵择激光束的相列使振位幅最有值大则得到最， 大的栅耦光效率。合

腔共结构

（2）

孔 填充径法

幅值相位-转法化（PA）C各激 光元存在一定单的隔，且间束的 光高斯分布，使各处光振幅不均匀，在型场 远生离产轴瓣旁。 心光瓣中总量的百分比取能决于列的 填充阵子因 。采特用设殊的计元光二学件作元空为滤间 和相波校正位将强度，不匀转均换相为不位 均匀再由。个二一元位板相消除其相他位 变化，获平得面。

波通过共腔

构建立结各激束光的间相性干适当的相和关位系，并通过公 共的输反射出获得镜激光器各反的馈光其中的 ，元二相位栅光优经设化后应计同时有具好良分的与合束 功束。

能

0

2

01246--

3论上可以将理001%的光 能量耦合中心光到。瓣在OC 波2导激器阵列和Al光aGsAY型导阵列的波激光光叠束，中加心光瓣的效率分别 原由的来17%和1%提5高到49和9%%0

。使

微透镜 用- O2C激光器列：阵微透扩镜； 束-半导体 光阵激：列光锥快很交相，不需故 要扩束但，采要用微透准直。镜 -透镜要求微：1微）透镜列的阵周期须 与必光阵列的周期相激配；匹2透镜的填充）因 要子高产生，波的前可尽连续能3；透 ）镜的值数孔径必与须激器光的值孔径数 配匹4；透镜）消要除每个光激的束余像差 ；5剩）透镜生的产差必须低到像形使成的 前波有畸变没 。-上 要求对述加微技术工具很有大的战性挑

4

.9阵列 发器生

概念

将入 射束分割光阵成列光微

束的光器学， 件称阵为照明器或列束器。分 特 点：速高，并行性。性 功能：功率分光；配通多道互联；图微形 输传等 ； 用应领域：光计算光通，信光电，合处 混等； 理 形成了一新门型科学 —阵列—光学Ar（ra yptOic）s

21

201-6-43

分

类像成面阵平列生发器- 使 特用殊件元如涅菲尔透使光镜斑阵点生产像在面上；  菲 尔平涅阵列面发器 -生 特由元殊件基如于aTlot效应b的位相光栅菲的涅尔 射衍产生点阵；  傅叶里换变或夫琅（费和射衍阵列发）生 -器由特殊元 件Da如mamn光n栅的傅里叶变换产生点 ；阵 级 联型阵列发生器- 通过 个几器件依级次将入联光射束逐次分而形 成大数束目点的阵。





主要性能

数参：- 束分比输入光束：割成分的数；目 - 压缩：整比图个面形积与光斑微积之比；面- 非均性匀：列中各光斑光强之间的阵大偏最 。差10%% -0模式 状：各阵形列光的形状。 - 性斑能格价：在满比足性能求的要条下，件 选首加工易器的件。

成

像平阵面发生列器构

方式 - 微透镜造阵列- 望 阵列 -远 衬阵相 - 列逝波导倏系统  特点： -束分可比很大；以- 衍射 效高率； 模式-似于类衍射限受束光；

见:

二元学 光P11

222

20416--

3

菲涅平尔面阵列发器

生基相于光位菲栅涅衍射中尔的aTlbo效应t分 或Tal数ob效应的阵列发t生器 Tal-ob效t（应自像成应）：效用当单色平面波照明 周一物体时期，在其的某后位些上置会 出现周物体期的。像由aTbotl于1863发年现 • 。Talbot离： 距tZ 2 Nd / 2,N  1,23,,• 分数T albto离：

距



质实：各albTo 距t上各离衍分量叠射时加 相的相互位系关物体与各频分量谱之间 的相位系相关，同此因生产确的正成“像关 ”。系

z

 Zt / n

具有周期结凡的任构意状形物体，的都 有T具labot 效。应 分 束即比光为的周栅数，期可以很； 大 压缩比决取于栅光的位相次阶  不均匀性。影较响小。



傅叶里变（或换夫琅费和衍）射阵列发生

特器殊件+傅元叶变换里装 置模式式形与射入光束外的无形关 在。里叶傅平上的光强分面是相互独立的包布络函和数光斑轮 的廓乘积。络包函数仅依于光栅赖的计和设制造精度； 而光轮廓则斑全取决完于入光射的模束。式

典型的

光栅元：Da件mamn光栅

n2

230146-3

-

aDmanmn光

栅Dmmaan于19n17提年出

。



计原设

理点：特 相位型光-，栅具有高的衍射较率；效 -相其是位值的，可利二IC工艺制用作 - 属；于夫和琅型器费，件其束分布的均光 性不匀受入光分射布影响；的

设位相为二得即0值π，或

光栅期周归化为1，一为 了到得2+1级M等强的光光束分 ，布必对光须栅的一个 周期进每行间坐空标的制调 经。优化过计设数出面上所 要求的使角谱范围的内强光 相。 等首先一以维栅进光优化行 设，然后计在x,y向方两 作维展，扩但射衍率效不利于提 。

高

化设计优：找到些一相位突点变坐集 合标使，其满足衍谱射m -在到MM次内 ，即2级M1+个光束光强的匀均分，且总 衍射效布率足高够。 方法：-GS法，算度搜梯法寻，入-输输出 法，传遗算法和拟模火法退。

2等4