Un elemento óptico de difracción es un tipo de elemento óptico con alta eficiencia de difracción, basado en la teoría de la difracción de la luz. Utiliza diseño asistido por computadora y procesos de fabricación de chips semiconductores para grabar estructuras escalonadas o de relieve continuo en el sustrato (o en la superficie de un dispositivo óptico tradicional). Los elementos ópticos de difracción son delgados, ligeros, de tamaño reducido, con alta eficiencia de difracción, múltiples grados de libertad de diseño, buena estabilidad térmica y características de dispersión únicas. Son componentes importantes de muchos instrumentos ópticos. Dado que la difracción siempre limita la alta resolución de los sistemas ópticos, la óptica tradicional intentó evitar sus efectos adversos hasta la década de 1960. La invención y la exitosa producción de la holografía analógica, el holograma computarizado y el diagrama de fase provocaron un gran cambio conceptual. En la década de 1970, si bien la tecnología del holograma computarizado y el diagrama de fase se perfeccionaba cada vez más, aún resultaba difícil fabricar elementos de estructura hiperfina con alta eficiencia de difracción en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas, lo que limitaba el rango de aplicaciones prácticas de los elementos ópticos difractivos. En la década de 1980, un grupo de investigación liderado por W.B. Veldkamp del Laboratorio Lincoln del MIT en Estados Unidos introdujo por primera vez la tecnología de litografía para la fabricación de circuitos integrados a muy gran escala (VLSI) en la producción de componentes ópticos difractivos y propuso el concepto de «óptica binaria». Posteriormente, surgieron diversos métodos de procesamiento novedosos, incluyendo la producción de componentes ópticos difractivos multifuncionales y de alta calidad. Esto impulsó significativamente el desarrollo de elementos ópticos difractivos.
Eficiencia de difracción de un elemento óptico difractivo
La eficiencia de difracción es uno de los índices importantes para evaluar elementos ópticos difractivos y sistemas ópticos difractivos mixtos con dichos elementos. Tras atravesar el elemento óptico difractivo, la luz genera múltiples órdenes de difracción. Generalmente, solo se considera la luz del orden de difracción principal. La luz de los demás órdenes de difracción forma luz parásita en el plano de la imagen del orden de difracción principal, reduciendo el contraste de la misma. Por lo tanto, la eficiencia de difracción del elemento óptico difractivo afecta directamente a la calidad de la imagen que produce.
Desarrollo de elementos ópticos difractivos
Gracias a los elementos ópticos difractivos y a su control flexible del frente de onda, los sistemas y dispositivos ópticos se están desarrollando cada vez más ligeros, miniaturizados e integrados. Hasta la década de 1990, el estudio de los elementos ópticos difractivos se situó a la vanguardia del campo de la óptica. Estos componentes tienen una amplia gama de aplicaciones, como la corrección del frente de onda láser, la formación del perfil del haz, la generación de matrices de haces, la interconexión óptica, el cálculo óptico paralelo y las comunicaciones ópticas por satélite, entre otras.
Fecha de publicación: 25 de mayo de 2023