近年来衍射光栅技术、全息术、傅里叶光学和计算全息等技术推动了衍射光学理论的发展，特别是在衍射光学器件方面的研究已经达到了实用化的水平。

衍射光学器件的特点

DOE的特点则是具有高衍射效率、独特的色散性能、更多的设计自由度、宽广的材料可选性，并具有特殊的光学性能，因此DOE成为实现离轴照明的理想元件。一般用于光刻系统离轴照明的DOE，其子单元个数需<10，设计数据量较大，单元尺寸达到微米甚至是亚微米量级。

衍射的概念

光沿着直线传播，当光穿过一个小孔或经过一个轮廓分明的边缘时，沿小孔边缘产生了干涉图形，结果得到了一个模糊的图像，而不是希望出现在光和阴影之间的清晰边缘，光看上去沿狭缝边缘弯曲了。这种现象被称做衍射。

衍射光学器件的主要应用

1.光束整形

（1）平顶光束整形

“ Top-Hat ”或“ Flat-Top ”光束整形是衍射光学器件（DOE），用于将近高斯入射激光束转换为圆形，矩形，正方形，线形或均匀强度（平坦）点或在特定工作平面中具有锋利边缘的其他形状。

顶帽（平顶）光束整形器的典型应用包括：激光烧蚀，激光焊接，激光穿孔，激光划线，医疗和美学激光应用。

（2）光束扩散器/光束匀质器

英文名为BeamHomogenizer / Optical Diffuser，使用匀化镜能把单模或多模的准直输入光束，转换为能量分布高度均匀的光斑。光斑的波长和形状轮廓都可自定义，形状一般为圆形、正方形、直线、长方形、六边形、椭圆形等任意形状。光束均化镜在许多需要明确定义光斑形状和随机扩散强度分布的应用中有很大作用。

通常用于激光焊接、除锈，TOF发射端等领域。

（3）M型光束整形器

M型衍射光学器件的作用是把入射激光整形为M型，而M形（M-Shape）指的是激光光斑沿某一方向匀速滑动，积分后的能量均匀分布，即形成一条能量均匀分布的窄直线。

M-Shape激光光斑的这个特性使得其特别适用于激光材料直线加工: 例如激光焊接，激光切割，激光划片，激光烧蚀，激光熔融和强激光焊缝等应用。

（4）衍射多圈

激光同心圆图案将激光束转换成多个圆圈。同心圆的光图案最适合于某些3D绘图应用，尤其是对于具有圆柱几何形状的空间。这些应用的一些示例包括气体管道内的照明和成像，交通隧道的映射，以及用于内窥镜检查和结肠镜检查诊断。 

圆圈数量，相邻圆圈之间的分离角度以及每个圆圈的能量分布都可以设计定制。

（5）衍射轴锥镜

衍射轴锥DiffractiveAxicon它的主要作用是将入射激光转换成环形的光斑（贝塞尔强度分布）。通常，环形光斑的宽度等于衍射极限光斑的尺寸（输入激光）。

衍射轴锥的另一个功能是能沿着光轴把点光源成像在一条线上，成像光斑具有很长的景深（DOF）。环形传播角度（发散角）是衍射轴锥最重要的参数之一，它决定了每个衍射轴锥的不同。

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部分摘自微信号小小光08《衍射光学元件（DOE）概述》