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衍射光學光束整形技術

1.痛點問題 激光廣泛應用在制造、傳感、醫療、科研、軍事等諸多領域。對不同應用，除功率、波長、模式等有不同要求外，對激光光斑形狀也逐漸提出整形要求，以適應性能不斷提高的制造、傳感等需求。例如在激光焊接、激光退火、激光剝離等需要圓形、矩形（方形）、線形且平頂分布的光斑；在激光打孔、激光切割等需要軸向多焦點、長焦深分布的光斑；在激光熱負荷模擬或激光熱處理中，需要特定形狀和光強分布的光斑以匹配復雜零件并模擬實際工況等。 衍射光學是實現光束整形的重要技術手段，但在國內尚未廣泛應用，例如在激光制造領域，大多系統直接利用激光聚焦光斑，少部分利用微透鏡陣列、微柱鏡陣列等折反射器件進行光束整形，但這種方案所能實現的光束整形通常是產生圓形、方形或矩形光斑，不能實現任意形狀的光斑。此外，整形光斑邊緣較為平緩不夠陡峭，平頂性能不夠好，存在較大的光強起伏；受限于設計與制造，按照傳統方法設計，衍射光學整形光斑尺寸受限，通常包含大量散斑，且存在明顯的中心零級等，或者減小線寬至數個波長以產生大角度光束整形光斑，但數個波長的線寬無法利用國產設備進行制造。 2.解決方案 本成果的衍射光學器件（DOE），是基于光的標量衍射理論，利用計算機輔助設計、并用大規模集成電路制作工藝，在基片上(或傳統光學器件表面)刻蝕產生兩個或多個臺階深度的浮雕結構，形成純位相、同軸再現、具有高衍射效率的一類光學器件。利用衍射光學器件已實現了諸多功能，包括光束整形、點陣產生（包括大角度、超分辨等）、長焦深（包括中空、軸上多焦點）等，為激光制造、三維測量、超分辨顯微成像、流式細胞儀等系統提供新穎解決方案。創新性地采用球面波入射（或折衍混合）、特定振幅相位約束等方法，擴大了有效衍射場，對入射波前畸變、加工誤差不敏感；抑制了散斑，提高了光束整形性能，提升了數字全息顯示的分辨率；實現了大角度任意點陣、白光點陣等；實現了不同排列形狀的超分辨點陣；實現了多種長焦深、中空長焦深、軸上多焦點等軸向光場分布。 3.合作需求 以專利許可、技術轉讓、技術入股等方式進行合作，特別是具有國內高端激光制造設備公司相關資源的優先考慮，確定應用場景，研制衍射光學光束整形器件、模組和系統。

清華大學 2023-01-06

超快電子衍射儀

已有樣品/n飛秒電子衍射的主要特點是可以在非常短的時間尺度上（ps或fs量級） 顯示反應熱、 光、 電， 以及化學反應等對物質結構變化的影響， 是研究微晶、 表面、 以及薄膜的晶體結構的先進手段。

中國科學院大學 2021-01-12

一種偏振衍射光柵結構

本發明公開了一種偏振衍射光柵結構，包括基底層、光柵層， 其特征在于：光柵層的各塊狀區域柵條方向、周期、占空比不同；光 柵層位于基底層上方，需經過曝光、顯影、刻蝕形成光柵層；本發明 可以克服傳統偏振衍射光柵參數調整只有一個自由度的缺點，從三個 自由度來控制光柵透射光的分布，以達到任意光束的分束/合束功能， 其理論分/合束效率達 99％，且光柵器件的體積小，可應用在抗反射器、 相干偏振合束、測量 Stokes 參量、生物

華中科技大學 2021-04-14

超衍射極限納米光刻機技術

研發階段/n1、在該方向發表論文10余篇，Nature子刊，Science子刊各一篇。。2、申報和獲得該方向相關發明專利8項。其中1項授權轉讓給Facebook，Sony和中國一家企業。在華中科技大學申報5項發明專利，依托武漢舒博光電技術有限公司申報2項發明專利。。3、研發出2代超分辨納米光刻樣機。。4、配備光學裝備開發專門團隊，初步建成光學精密制造和檢測平臺。

華中科技大學 2021-01-12

25016光的干涉、衍射、偏振演示器

寧波浪力儀器有限公司（余姚市朗海科教儀器廠） 2021-08-23

全固態調Q倍頻無衍射激光器

本發明公開一種全固態調Q倍頻無衍射激光器,包括光學平臺,連續式輸出808nm波長光束的半導體激光器,聚焦透鏡,平面鏡一,能夠吸收808nm波長泵浦光并輸出1064nm波長光束的工作物質,適用于1064nm波段的調Q晶體,適用于1064nm波長倍頻的倍頻晶體,平面鏡二和軸棱錐,上述半導體激光器,聚焦透鏡,平面鏡一,工作物質,調Q晶體,倍頻晶體,平面鏡二和軸棱錐依次支撐定位于光學平臺上.采用上述方案后,本發明的全固態調Q倍頻無衍射激光器,可以在獲得達到較高的輸出功率,擁有良好的無衍射光束質量的脈沖式Bessel光束的同時簡化實驗儀器,降低實驗成本.

華僑大學 2021-04-29

無衍射非線性貝塞爾諧波聲場的研究

本項目屬于非線性聲學和超聲學。主要研究了無衍射貝塞爾（Bessel）聲束在非線性媒質中諧波傳播性質、超聲諧波成像和聲場分布計算等理論問題。研究目標在于拓展Bessel波束的應用范圍，探索將這種無衍束應用于醫學超聲諧波成像或測量，為獲得更高質量的超聲圖像提供一種新方法。    無衍射Bessel波束于1987年發現，其顯著特點在于它的無衍射性質。近年來，非線性聲學和超聲在媒質中（特別是生物組織）非線性效應的研究也受到重視。首先研究了無限大孔徑（一種理想情形）零階Bessel（J0）束在非線性媒質中二次諧波傳播，分析了它的主要物理特性；研究了高階（n階）無衍射Bessel（Jn）束的二次諧波傳播規律，以及零階Bessel（J0）束的非線性高次諧波性質；考慮到實際情況即物理上可實現的聲源尺寸總是有限的性質以及真實媒質總有聲吸收（衰減），研究了Bessel-Gauss束二次諧波聲場和Bessel二次諧波在衰減媒質中的傳播性質。研究了Bessel束應用于材料的非線性參量測量和成像以及超聲諧波成像問題。

東南大學 2021-04-10

基于全息衍射光學元件的消色差的波導顯示系統

本項目發明了一種基于全息衍射光學元件的消色差的波導顯示系統。該系統包括輸入耦合器、波導、輸出耦合器，當彩色光線通過準直透鏡后照射到作為輸入耦合器的透射式平面光柵時，平面光柵發揮色散特性，將光色三成不同顏色的光波按照不同的角度進入到波導中，然后光繼續在波導中傳播，當光傳播到作為輸出耦合器的反射式體積光柵時，光波又被體積光柵調制，使發生色散的光波以同一方向反射出波導，進入到人的眼睛，使得人眼可以看到彩色的圖像，從而達到消除色差的目的。 相較于傳統方案，本發明設計的基于三次曝光的三層反射式體積光柵的波導顯示系統，可以在不降低衍射效率的情況下消除色差，且用平面光柵代替棱鏡發揮色散作用，又利用反射式體積光柵進行波導，在不增加波導系統的體積和重量的同時達到消色差的目的，不會帶來衍射效率降低、系統的體積和重量增加等負面影響。可以廣泛應用到顯示系統領域。

北京理工大學 2023-01-03

一種無衍射光束漂移的二維探測裝置

本發明公開了一種無衍射光束漂移的二維探測裝置，包括兩個45o分光鏡、兩個成像透鏡組、兩個高速圖像探測器和連接所述兩個圖像探測器的計算機處理系統；無衍射光束發生器發射的無衍射光首先入射到第一個 45o分光鏡，經分光為一路反射光和一路透射光，該一路反射光經其中一個成像透鏡組后成像在其中一個高速圖像探測器上；另一路透射光入射到另一個 45o分光鏡，經分光后的一路反射光經另一成像透鏡組后成像在另一個高速圖像探測器上，兩個圖像探測器同步探測出光束截面圖像，并輸入到計算機處理系統進行比較處理，探測出無衍射光的光

華中科技大學 2021-01-12

一種無衍射光空間直線度基準的發生裝置

無衍射光空間直線度基準的發生裝置，包括依次位于同一光路上的激光器、光學調整器和無衍射光發生器，光學調整器光學調整器必須保證光束的發散條件：理論比值ω(R)/ω<SUB>0</SUB>≥10，如小焦距透鏡或由焦距大于-100mm 的透鏡組和精密位置調整器構成。上述無衍射光發生器可以為錐鏡、環縫與透鏡組件、計算機全息片或二元光學組件。本發明可在激光器與光學調整器之間設有擴束鏡和空間濾波器。本發明將無衍射光理論和技術應用于直線度誤差測量技術，很好地解決了現有中、長距離直線度誤差測量

華中科技大學 2021-04-14