Nguyên tắc và sự phát triển của các yếu tố quang nhiễu xạ

Phần tử quang nhiễu xạ là một loại yếu tố quang có hiệu suất nhiễu xạ cao, dựa trên lý thuyết nhiễu xạ của sóng ánh sáng và sử dụng thiết kế hỗ trợ máy tính và quy trình sản xuất chip bán dẫn để khắc cấu trúc cảm ứng hoặc liên tục trên chất nền (hoặc bề mặt của thiết bị quang truyền thống). Các yếu tố quang học nhiễu xạ là mỏng, nhẹ, kích thước nhỏ, với hiệu suất nhiễu xạ cao, nhiều mức độ tự do thiết kế, độ ổn định nhiệt tốt và đặc điểm phân tán độc đáo. Chúng là các thành phần quan trọng của nhiều dụng cụ quang học. Do nhiễu xạ luôn dẫn đến giới hạn độ phân giải cao của hệ thống quang học, quang học truyền thống luôn cố gắng tránh các tác dụng phụ gây ra bởi hiệu ứng nhiễu xạ cho đến những năm 1960, với sự phát minh và sản xuất thành công hình ba chiều và hình ba chiều máy tính cũng như sơ đồ pha đã gây ra sự thay đổi lớn về khái niệm. Vào những năm 1970, mặc dù công nghệ hình ba chiều và sơ đồ pha máy tính ngày càng trở nên hoàn hảo hơn, nhưng vẫn rất khó để tạo ra các yếu tố cấu trúc hyperfine với hiệu quả nhiễu xạ cao trong các bước sóng có thể nhìn thấy và gần hồng ngoại, do đó hạn chế phạm vi ứng dụng thực tế của các yếu tố quang học nhiễu xạ. Vào những năm 1980, một nhóm nghiên cứu do Wbveldkamp dẫn đầu từ Phòng thí nghiệm MIT Lincoln ở Hoa Kỳ lần đầu tiên giới thiệu công nghệ in thạch bản của sản xuất VLSI vào việc sản xuất các thành phần quang học nhiễu xạ và đề xuất khái niệm về quang học nhị phân. Sau đó, nhiều phương pháp xử lý mới tiếp tục xuất hiện, bao gồm cả việc sản xuất các thành phần quang học nhiễu xạ chất lượng cao và đa chức năng. Do đó, thúc đẩy rất nhiều sự phát triển của các yếu tố quang nhiễu xạ.

Hiệu quả nhiễu xạ của một phần tử quang nhiễu xạ

Hiệu quả nhiễu xạ là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá các yếu tố quang nhiễu xạ và các hệ thống quang học nhiễu xạ hỗn hợp với các yếu tố quang nhiễu xạ. Sau khi ánh sáng đi qua phần tử quang nhiễu xạ, nhiều thứ tự nhiễu xạ sẽ được tạo ra. Nói chung, chỉ có ánh sáng của thứ tự nhiễu xạ chính được chú ý. Ánh sáng của các thứ tự nhiễu xạ khác sẽ tạo thành ánh sáng đi lạc trên mặt phẳng hình ảnh của thứ tự nhiễu xạ chính và giảm độ tương phản của mặt phẳng hình ảnh. Do đó, hiệu quả nhiễu xạ của phần tử quang nhiễu xạ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hình ảnh của phần tử quang nhiễu xạ.

Phát triển các yếu tố quang nhiễu xạ

Do phần tử quang nhiễu xạ và mặt trước sóng điều khiển linh hoạt của nó, hệ thống quang học và thiết bị đang phát triển thành ánh sáng, thu nhỏ và tích hợp. Cho đến những năm 1990, nghiên cứu về các yếu tố quang học nhiễu xạ đã trở thành hàng đầu của trường quang. Các thành phần này có thể được sử dụng rộng rãi trong hiệu chỉnh mặt sóng laser, hình thành cấu hình chùm tia, máy tạo mảng chùm tia, kết nối quang học, tính toán song song quang học, giao tiếp quang vệ tinh, v.v.