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 de relieve escalonadas o continuas en el sustrato (o 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 siempre intentó evitar los efectos adversos causados por la difracción hasta la década de 1960. La invención y producción exitosa de la holografía analógica, los hologramas computarizados y los diagramas de fase provocaron un gran cambio conceptual. En la década de 1970, aunque la tecnología de hologramas computarizados y diagramas de fase 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 rango de aplicación práctica de los elementos ópticos de difracción. 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 de fabricación 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 enormemente el desarrollo de los 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 mixtos con elementos 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 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 a los elementos ópticos difractivos y su control flexible del frente de onda, los sistemas y dispositivos ópticos se están volviendo más ligeros, miniaturizados e integrados. Hasta la década de 1990, el estudio de los elementos ópticos difractivos se convirtió en la vanguardia del campo de la óptica. Estos componentes se pueden utilizar ampliamente en la corrección del frente de onda láser, la formación de perfiles de haz, la generación de matrices de haces, la interconexión óptica, el cálculo óptico paralelo, la comunicación óptica por satélite, entre otros.
Fecha de publicación: 25 de mayo de 2023