O elemento óptico difrativo é um tipo de elemento óptico com alta eficiência de difração, baseado na teoria da difração da luz e que utiliza projeto auxiliado por computador e processos de fabricação de chips semicondutores para gravar a estrutura em relevo contínuo ou em degraus no substrato (ou na superfície de dispositivos ópticos tradicionais). Os elementos ópticos difrativos são finos, leves, pequenos, possuem alta eficiência de difração, múltiplos graus de liberdade de projeto, boa estabilidade térmica e características de dispersão únicas. São componentes importantes de muitos instrumentos ópticos. Como a difração sempre limita a alta resolução dos sistemas ópticos, a óptica tradicional sempre buscou evitar os efeitos adversos causados pela difração até a década de 1960, quando a invenção e a produção bem-sucedida da holografia analógica e do holograma computadorizado, bem como do diagrama de fase, provocaram uma grande mudança de conceito. Na década de 1970, embora a tecnologia do holograma computadorizado e do diagrama de fase estivesse se tornando cada vez mais perfeita, ainda era difícil produzir elementos com estrutura hiperfina com alta eficiência de difração em comprimentos de onda visíveis e infravermelhos próximos, limitando assim o alcance da aplicação prática dos elementos ópticos difrativos. Na década de 1980, um grupo de pesquisa liderado por W.B. Veldkamp, do Laboratório Lincoln do MIT, nos Estados Unidos, introduziu pela primeira vez a tecnologia de litografia de fabricação VLSI na produção de componentes ópticos difrativos e propôs o conceito de "óptica binária". Posteriormente, diversos novos métodos de processamento surgiram, incluindo a produção de componentes ópticos difrativos multifuncionais e de alta qualidade. Isso impulsionou significativamente o desenvolvimento de elementos ópticos difrativos.
Eficiência de difração de um elemento óptico difrativo
A eficiência de difração é um dos índices importantes para avaliar elementos ópticos difrativos e sistemas ópticos difrativos mistos com elementos ópticos difrativos. Após a luz passar pelo elemento óptico difrativo, múltiplas ordens de difração são geradas. Geralmente, apenas a luz da ordem de difração principal é considerada. A luz de outras ordens de difração forma luz espúria no plano da imagem da ordem de difração principal e reduz o contraste do plano da imagem. Portanto, a eficiência de difração do elemento óptico difrativo afeta diretamente a qualidade da imagem gerada por esse elemento.
Desenvolvimento de elementos ópticos difrativos
Graças aos elementos ópticos difrativos e ao seu controle flexível da frente de onda, os sistemas e dispositivos ópticos estão se desenvolvendo para serem mais leves, miniaturizados e integrados. Até a década de 1990, o estudo de elementos ópticos difrativos tornou-se a vanguarda do campo óptico. Esses componentes podem ser amplamente utilizados em correção de frente de onda a laser, formação de perfil de feixe, geradores de matrizes de feixes, interconexão óptica, computação óptica paralela, comunicação óptica via satélite e muito mais.
Data da publicação: 25 de maio de 2023