擴(kuò)散器又名均勻化器/光學(xué)漫射器衍射光學(xué)元件（DOE）：允許將單模或多模輸入光束轉(zhuǎn)換成明確定義的輸出光束，即具有想要的任意形狀以及均勻的強(qiáng)度分布。

擴(kuò)散器是一種可以漫射光的裝置，即本質(zhì)上意味著強(qiáng)烈擾亂其波前并降低其空間相干性。換句話說，對(duì)于入射光的特殊輪廓的不同部分，可以獲得光學(xué)相位的隨機(jī)或偽隨機(jī)變化。例如，如果高度空間相干的激光束擊中擴(kuò)散器，從擴(kuò)散器發(fā)出的光可能不再具有光束的特性，而是在很寬的方向上傳播。然而，不同設(shè)備之間的擴(kuò)散程度和詳細(xì)特性可能會(huì)有很大差異。它們中的一些具有基本上具有朗伯特性的光輸出，而其他的與該特性大不相同，例如表現(xiàn)出相對(duì)窄的鐘形散射分布。擴(kuò)散器可以具有不同的幾何形狀，以適應(yīng)不同的應(yīng)用。例如，有擴(kuò)散板，通常具有圓形或矩形區(qū)域和例如幾毫米的小厚度。此外，還有可應(yīng)用于各種表面（例如金屬或塑料）的漫射涂層。注意在光學(xué)領(lǐng)域之外還有其他種類的擴(kuò)散器，這里不做處理；例如，一些擴(kuò)散器用于控制氣流。

光束均質(zhì)器/擴(kuò)散器DOE主要有利于當(dāng)需要尖銳形狀的邊緣時(shí)促進(jìn)均勻曝光，同時(shí)保持小角度的發(fā)散和較高的傳輸效率。 最常見的形狀是：圓形，方形，矩形，橢圓形和六邊形，但是，任何形狀的圖  樣我們都可以設(shè)計(jì)制作。同樣的，也可以是圖樣的自定義強(qiáng)度分布，使得不同區(qū)域呈現(xiàn)更高/更低的能量。

光束均質(zhì)器/擴(kuò)散器特點(diǎn)

• 統(tǒng)一/自定義的強(qiáng)度分布特性

• 任何輸出形狀或?qū)ΨQ性

• 單/多模輸入光束都適用

• 低中心要求

• 高能量閾值

• 波長范圍：紫外到紅外

• AR/AR 涂層

擴(kuò)散器的工作原理

在大多數(shù)情況下，但并非所有情況下，擴(kuò)散器的工作原理是基于具有高度隨機(jī)結(jié)構(gòu)的靜止材料上或內(nèi)的光散射或折射。一些例子：可以在反射幾何中的白色陶瓷或噴砂（因此具有微結(jié)構(gòu)）光學(xué)表面上使用漫散射。一些設(shè)備在鏡面頂部具有散射介質(zhì)，例如受保護(hù)的金屬涂層鏡。在簡單的情況下，即使是一張白紙也足夠了。或者，可以通過一塊磨光玻璃、噴砂玻璃或化學(xué)蝕刻玻璃（也稱為磨砂玻璃或乳玻璃）或包含許多散射中心的光聚合物傳輸光。在某些情況下，人們使用具有結(jié)構(gòu)化表面的玻璃或塑料光學(xué)器件，這樣就可以像在小棱鏡上一樣獲得折射。還有透射式或反射式微光學(xué)擴(kuò)散器，包含偽隨機(jī)結(jié)構(gòu)，其中入射光束的每個(gè)部分都經(jīng)歷光學(xué)相位的準(zhǔn)隨機(jī)變化。此類設(shè)備通常用作全息擴(kuò)散器，其中每束光束獲得（準(zhǔn)）隨機(jī)相變，但不會(huì)經(jīng)歷多次隨機(jī)散射過程?？梢酝ㄟ^使用合適的全息圖案設(shè)計(jì)來控制散射光分布。例如，可以實(shí)現(xiàn)給定的透射光角度分布，同時(shí)在很大程度上避免任何背反射。人們可以在含有適當(dāng)密度的散射中心的液體或氣體中利用隨機(jī)光散射。

隨機(jī)光學(xué)擴(kuò)散器通常包含大致圓形的散射中心，或者有時(shí)具有非常隨機(jī)的形狀。例如，磨砂玻璃可能含有微小氣泡，空氣和玻璃之間強(qiáng)烈的折射率對(duì)比會(huì)導(dǎo)致大量散射。

透射式和反射式擴(kuò)散器

一種區(qū)分反射擴(kuò)散器（=后向散射擴(kuò)散器）和透射擴(kuò)散器（=前向散射擴(kuò)散器）。前者通常是表面擴(kuò)散器，散射發(fā)生在不透明材料的表面，而透射擴(kuò)散器可能是體擴(kuò)散器，其中散射發(fā)生在透明介質(zhì)的體積內(nèi)，或者也利用表面散射。一些擴(kuò)散器是半透明的，即一部分光被透射，而另一部分被漫反射。許多設(shè)備都使用可見光工作，但它們通常也可以使用紅外光，例如來自激光二極管的光。還有適用于紫外線的擴(kuò)散器。固定的光學(xué)設(shè)備有時(shí)不足以滿足應(yīng)用需求；然后可能需要旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板，其中輸入光束輪廓的每個(gè)點(diǎn)不再獲得時(shí)間恒定的相位變化。在某些情況下，擴(kuò)散器與濾光器同時(shí)工作，例如表現(xiàn)出與波長相關(guān)的吸收程度。例如，有彩色玻璃擴(kuò)散器。

擴(kuò)散器性能

擴(kuò)散器的理想性能究竟意味著什么在很大程度上取決于應(yīng)用，性能的兩個(gè)核心方面通常如下：

出射光的空間特性（基本上是其角分布）通常很重要。例如，人們可能需要散射強(qiáng)度在某個(gè)角度范圍內(nèi)的平滑分布。有時(shí)，目標(biāo)是近似完美朗伯光源的特性，而在其他情況下，只需要在較小的角度范圍內(nèi)進(jìn)行散射。通常，輸出特性幾乎不依賴于入射光的空間特性。但是請注意，在某些操作條件下（例如，使用緊密聚焦的 激光），擴(kuò)散器之后可能仍然存在大量空間相干性。此外，只有具有足夠大的光學(xué)帶寬的照明才能獲得平滑的輸出強(qiáng)度分布; 每個(gè)特定頻率分量可能有特征空間結(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)可能會(huì)在某個(gè)光學(xué)帶寬上平均。

通常希望具有高效率，即獲得散射到所需輸出角范圍內(nèi)的大部分入射光功率。根據(jù)應(yīng)用，該要求適用于特定范圍的光波長。最少量的吸收通常不僅是為了獲得盡可能明亮的光輸出，而且是為了在高光功率水平下最大限度地減少熱效應(yīng)。

對(duì)于某些應(yīng)用，需要非常特殊的光學(xué)特性。一些例子：

• 散射可能需要限制在板的某些區(qū)域。

• 產(chǎn)生的角度分布可能必須特別獨(dú)立于光學(xué)波長。

• 散射可能只發(fā)生在一個(gè)方向，但不會(huì)發(fā)生在垂直于它的方向。

可能還需要特殊的幾何形狀或安裝選項(xiàng)，或與其他光學(xué)元件（如非球面 透鏡）的組合。使用高質(zhì)量工程擴(kuò)散器（例如基于玻璃或聚合物（例如聚碳酸酯塑料）等各種材料的全息擴(kuò)散器）可以實(shí)現(xiàn)特別高的性能，甚至可以根據(jù)非常具體的要求進(jìn)行定制。然而，這種精心設(shè)計(jì)的擴(kuò)散器比基于磨砂或磨砂玻璃板的簡單設(shè)備貴得多，并且可能無法提供非常大的尺寸。可能需要精密的光學(xué)計(jì)量儀器來準(zhǔn)確表征擴(kuò)散器的光學(xué)特性。例如，人們可能需要提供明確定義的光輸入（例如，關(guān)于中心波長、光學(xué)帶寬、空間特性等）并準(zhǔn)確測量出射光的最終角度分布。

光擴(kuò)散器的典型應(yīng)用

• 照明：出于照明目的，漫射光通常是可取的，因?yàn)樗兄诰鶆颍ň鶆颍┑恼彰鲝?qiáng)度并最大限度地減少耀眼的效果。因此，照明燈通常配備漫散射燈罩。各種類型的前照燈（例如用于汽車）和投影儀的擴(kuò)散器通常專門設(shè)計(jì)用于獲得出射光的某些空間特征——例如，為了在不讓其他駕駛員眼花繚亂的情況下正確照亮道路。還需要用于各種其他裝置照明擴(kuò)散器和均化器，例如用于白熾燈具有磨砂玻璃燈泡，顯微鏡和一些機(jī)器激光材料加工。根據(jù)設(shè)備的類型，產(chǎn)生的光可能會(huì)因吸收或?qū)⒐獍l(fā)送到不可用的方向而遭受大量損失。這種損失使得必須使用相應(yīng)更強(qiáng)的光源，這增加了電力消耗。然而，一些擴(kuò)散器可能非常高效。

• 積分球：一個(gè)積分球，例如用于光學(xué)計(jì)量，在其內(nèi)表面包含一個(gè)高質(zhì)量的漫射涂層，它以高效率均勻散射入射光，即具有最小的吸收量。這可用于精確測量漫射光輸入的總光功率，這將難以完全指向光電探測器的有效區(qū)域。由于球體中的漫散射，人們可以將精確定義的一部分入射光引導(dǎo)到光電探測器，其中該部分幾乎不依賴于光輸入的空間特性。

• 圖像屏幕和顯示：用于投影顯示器和各種其他設(shè)備的屏幕可用于反射或透射幾何形狀。它們通常應(yīng)該是高度散射（漫射）的光；它們將無法正常工作，例如，如果發(fā)生鏡面反射。特別是對(duì)于激光投影儀，需要明確的漫射特性才能獲得高圖像質(zhì)量。暫時(shí)地，所用激光源的增加的光學(xué)帶寬（降低的時(shí)間相干性）使屏幕的散射特性不那么重要，因?yàn)榧す馍叩内厔轀p少了。其他類型的顯示器也需要某種擴(kuò)散器。例如，基于具有背景照明的液晶調(diào)制器（LC平板顯示器）的顯示器，其中需要擴(kuò)散器以實(shí)現(xiàn)足夠均勻的照明。

• 光衰減器：擴(kuò)散器也可用作高光功率級(jí)的光衰減器，在這種情況下，基于吸收的衰減是不切實(shí)際的。

• 激光均勻化/整形

• 激光材料加工： 穿孔，燒蝕，脫軌，打標(biāo)，劃線和焊接

• 醫(yī)療/美容激光治療

• 準(zhǔn)分子激光器的光束整形

• 熱點(diǎn)減速機(jī)

HOLO/OR擴(kuò)散器/光束均質(zhì)器DOE

以色列Holo/Or于1989年成立，至今已經(jīng)有26年的歷史。Holoor設(shè)計(jì)和生產(chǎn)各種衍射光學(xué)元件（DOE）和微光學(xué)元件，應(yīng)用于高精度和高功率和激光器，目前世界上只是極少數(shù)公司具有該項(xiàng)技術(shù)。Holo/Or的主要客戶包括醫(yī)療/美學(xué)激光，材料加工激光，計(jì)量激光和激光系統(tǒng)集成商等。新特光電在大中華地區(qū)全面代理Holo/Or的全系列產(chǎn)品，竭誠為各位激光行業(yè)的朋友提供服務(wù)。

Holo/Or能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)激光能量分布的各種調(diào)制，例如激光分束、激光聚焦、激光采樣、激光整形、平頂激光光斑、軸向多焦點(diǎn)、長焦深、勻光擴(kuò)散、雙波長等各種對(duì)激光能量分布的控制。得益于研發(fā)團(tuán)隊(duì)的超強(qiáng)設(shè)計(jì)能力，Holo/Or的衍射光學(xué)元件DOE具有高效率、高精度、高均勻性、小尺寸、重量輕和高損傷閾值的特點(diǎn)，我們還可針對(duì)客戶的特定應(yīng)用快速提供定制化的服務(wù)。目前，Holo/Or已經(jīng)在全球積累了數(shù)百家客戶，和全球知名的激光公司有些廣泛而緊密的合作。

Holo/Or的衍射光學(xué)元件（DOE）使用透鏡表面的微納結(jié)構(gòu)，改變激光的相位。通過恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可以使入射激光按照任何期望的強(qiáng)度進(jìn)行排布，從而對(duì)激光進(jìn)行精準(zhǔn)操縱。這種技術(shù)能夠使許多不符合標(biāo)準(zhǔn)折射光學(xué)系統(tǒng)的功能與光操縱變?yōu)榭尚?。Holo/Or的衍射光學(xué)元件在許多激光應(yīng)用中都發(fā)揮了重要作用，例如激光加工、激光打標(biāo)、激光焊接、激光切割、激光打孔、激光熱處理等領(lǐng)域。

HOLO/OR 開發(fā)了一種新型光束均質(zhì)器，具有增強(qiáng)的性能，被稱為高均勻性系列。它的優(yōu)點(diǎn)是：均勻性更高，零級(jí)更低，適用于與較低的M2因子的輸入光束。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

• 常見的均化器/擴(kuò)散器元件在 DOE 窗口上制造。  由于均化器定義了一定的擴(kuò)散角度，因此客戶可以通過選擇具有正確 EFL 的聚焦透  鏡來控制圖像平面上的圖像尺寸。 光束均質(zhì)器的典型設(shè)置如下：

  

• HOLO/OR 有能力設(shè)計(jì)集成解決方案：將 DOE 窗口和特定焦距鏡頭組合成一個(gè)  單獨(dú)的混合元件。 這里，衍射圖案將被蝕刻在聚焦透鏡（平凸透鏡）的平面  側(cè)。  該解決方案具有較少的光學(xué)表面，緊湊的尺寸和較輕的重量等優(yōu)點(diǎn)。

• 通過使用高 M2輸入光束可以實(shí)現(xiàn)性能的進(jìn)一步改善。