回折光学レンズは、回折の原理に基づいて機能する特殊なレンズです。通常の従来のレンズと同様に、回折光学レンズも入射光線を焦点面に集光します。しかし、従来のレンズとは異なり、回折光学レンズは光線の波動性を利用します。一方、従来のレンズは光の屈折の原理のみを利用して焦点を形成します。屈折素子の曲率は、平行光線が焦点に向かって局所的に曲げられるように計算されます。
レンズの厚さは焦点距離に反比例します。一方、回折光学レンズは通常非常に薄くなっています。回折光学レンズの表面は、エンコードされた等価曲率半径を持つ小さなピクセルまたは変調素子で構成されています。エンコードプロセスは屈折レンズと非常に似ています。集束機能と曲率計算は透明な基板にエンコードされます。回折光学レンズはフレネルゾーンプレートと呼ばれます。
レンズ面の曲率プロファイル、つまり形状を、単一の光波長の高さに合わせて調整することが重要です。レンズ形状は、空間方向に複数の小さなセクション、つまりサンプリングされたセクションで構成されます。そして、それらは離散的な位相ステップへと単純化されます。ガラスやプラスチックなどの材料は、離散的な位相ステップをエンボス加工することができます。これは、あらゆる回折光学素子を製造するための一般的な方法です。このプロセスは、光線を集束させて像を形成できる、薄型で軽量な光学素子を生成するのに役立ちます。これらの光学素子の製造プロセスは、温度差による焦点距離の変化の影響を受けにくくします。
従来のレンズと比較して、回折光学レンズには多くの利点があります。コンパクトで軽量なため、マイクロ光学システムに適しています。また、レーザーダメージコントロールコーティングは垂直入射時にのみ機能するため、高出力レーザー用途にも効果的です。
回折光学レンズは、小型化や重量が重要となる用途に有用です。これらのレンズは、
- 光ファイバーアレイにおける光ビームのコリメート、
- VCSELまたはレーザーダイオードアレイを使用した構造化光を伴うアプリケーションでは、
- アサーマルレンズを使用する高出力レーザーアプリケーション。
回折効果は屈折効果よりも高いスペクトル分散をもたらします。しかし、これら2つの効果によって引き起こされる分散は逆方向に作用します。従来のレンズと回折レンズを組み合わせることで、光学系全体の分散をバランスさせることができます。
回折光学レンズは、そのコンパクトさ、軽量さ、そして高い効率性により、多くの高度なレーザーアプリケーションに適しています。これらのレンズは、従来のレンズに比べていくつかの利点を備えています。回折光学レンズは、高出力レーザーアプリケーションにも耐えることができます。また、従来のレンズシステムにおける色分散効果を打ち消すのにも役立ちます。
