Los elementos ópticos de difracción son de alta eficiencia de difracción y se basan en la teoría de difracción de ondas de luz. Utilizan diseño asistido por computadora y un proceso de fabricación de chips semiconductores para grabar la estructura de relieve continuo o escalonado en el sustrato (o la superficie de un dispositivo óptico tradicional). Los elementos ópticos difractados son delgados, ligeros, de tamaño pequeño, 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 siempre intentó evitar sus efectos adversos hasta la década de 1960, cuando la invención y la exitosa producción de la holografía analógica, el holograma computacional y el diagrama de fases supusieron un gran cambio conceptual. En la década de 1970, aunque la tecnología del holograma computacional y el diagrama de fases se perfeccionaba cada vez más, aún era difícil fabricar elementos de estructura hiperfina con alta eficiencia de difracción en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas, lo que limitaba el campo de aplicación práctica de los elementos ópticos difractivos. En la década de 1980, un grupo de investigación dirigido por WB Veldkamp, del Laboratorio Lincoln del MIT (Estados Unidos), introdujo por primera vez la tecnología de litografía de fabricación VLSI en la producción de componentes ópticos difractivos y propuso el concepto de «óptica binaria». Posteriormente, surgieron diversos métodos de procesamiento nuevos, incluyendo la producción de componentes ópticos difractivos multifuncionales y de alta calidad. Esto impulsó considerablemente 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 los elementos ópticos difractivos y los sistemas ópticos difractivos mixtos con elementos ópticos difractivos. Tras el paso de la luz a través del elemento óptico difractivo, se generan múltiples órdenes de difracción. Generalmente, solo se considera la luz del orden de difracción principal. La luz de otros órdenes de difracción genera luz parásita en el plano de la imagen del orden de difracción principal y reduce el contraste de dicho plano. Por lo tanto, la eficiencia de difracción del elemento óptico difractivo afecta directamente a la calidad de imagen del mismo.
Desarrollo de elementos ópticos difractivos
Gracias al elemento óptico difractivo y a su frente de onda de control flexible, los sistemas y dispositivos ópticos se están desarrollando para ser ligeros, miniaturizados e integrados. Hasta la década de 1990, el estudio de los elementos ópticos difractivos se convirtió en una vanguardia en el campo óptico. Estos componentes se utilizan ampliamente en la corrección del frente de onda láser, la formación del perfil del haz, el generador de matrices de haces, la interconexión óptica, el cálculo óptico paralelo, la comunicación óptica por satélite, etc.
Fecha de publicación: 25 de mayo de 2023