Lösungen

Hocheffiziente diffraktive optische Elemente

Redesign optischer Systeme dank innovativer, mikrooptischer Strukturen

Diffraktive optischen Elemente (DOE) beugen Licht an der mikrostrukturierten Oberfläche. Dank ihrer hohen Funktionalität können mehrere optische Funktionen gleichzeitig in einem einzigen Element integriert werden. DOEs ermöglichen so sehr kompakte, leichtgewichtige und elegante Praxislösungen, welche mit rein refraktiver Makrooptik, nur unter sehr hohem Aufwand möglich sind.

Hohe Effizienz

Geringe nullte Ordnung

Geringe Rauheit

DOE Komponenten und Funktionalitäten

Diffraktive optische Elemente (DOE) sind optische Komponenten, die Licht in mehrere Ordnungen unter präzisen Winkeln ablenken. Periodizität und ihre Ortsfrequenzen, und nicht das Oberflächentopographieprofil, bestimmen dabei die optische Leistung.

  • Einseitige & doppelseitige Wafer-Strukturierung
  • Diffraktives & refraktives optisches Design & Simulation
  • Wellen-optische Ausbreitung
  • Hocheffiziente optische Elemente
  • Optische Elemente mit geringer Rauheit
  • Präzisionsfertigung in hohen Stückzahlen
  • Präzisionsmesstechnik
  • Sägen
  • Strukturierung verschiedener optischer Materialien: SiO2, CaF2, Silizium, Glas mit hohem Brechungsindex etc.
     
Web

Binary/Multilevel DOE

Das einfachste DOE-Profil ist binär: zwei Profilebenen erzeugen die erforderliche Phasenverschiebung des Lichts. Mehrstufige Profile mit einer einzigen Gitterperiode ermöglichen eine genauere Phasensteuerung.

Diffraktive Linsen

Um das Volumen eines konventionellen optischen Systems zu begrenzen und die chromatische Aberration zu korrigieren, kann die Verwendung einer diffraktiven Linse als flaches optisches Element vorteilhaft sein.

Diffusoren

Generierung von beliebigen Fernfeldprofilen mit einer genau definierten Winkelverteilung für partielles, inkohärentes Licht. Entsprechende diffraktive Diffusoren werden unter anderem bei Laserbeleuchtungsanwendungen eingesetzt.

Gitter

Es existieren vielfältige Anwendungsmöglichkeiten unserer Gitter. Sie dienen der räumlichen Teilung von spektralen Lichtanteilen oder finden Anwendung als bildgebende, strahlformende & -teilende Komponente.

Beugungsgitter

Synchrotron und Röntgengitter

und vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten

Hohe Effizienz

Die Effizienz eines diffraktiven optischen Elements wird in der Mikrooptik durch zwei Faktoren erhöht:

  • Das individuelle Optikdesign, das die optischen Input-Bedingungen berücksichtigt und die wellenoptische Propagation innerhalb des ganzen optischen Systems simuliert. 
  • Und das kontinuierliche Oberflächenprofil, welches durch die Grautonlithographie mit beliebigen Stufenprofilen erzeugt wird.
     
Standard DOE
ZEISS DOE
Standard DOE
ZEISS DOE

Geringe nullte Ordnung

Die nullte Ordnung eines diffraktiven optischen Elements wird bei ZEISS durch drei Faktoren reduziert:

  1. Ein optimiertes Optikdesign, das an die Fertigungstoleranzen angepasst ist.
  2. Eine exakte Messtechnik, die die genaue Ermittlung der Zielselektivität (Aspektverhältnis zwischen der Struktur im Photolack und der geätzten Struktur) ermöglicht.
  3. Und eine hochpräzise Ätztechnologie, die die sehr hohen Anforderungen an die Zielselektivität umsetzt.

Geringe Rauheit

Die Rauheiteines diffraktiven optischen Elements wird durch die Optimierung des gesamten Herstellungsprozesses verringert.

Die Kombination aus Schreibprozess, Entwicklungsprozess und Ätzprozess bei ZEISS liefert präzise Ergebnisse bei sehr geringer Rauigkeit. Diese streulichtarmen, diffraktiven, optischen Elemente mit einer sub-nanometer Ausgangsrauigkeit sind in bestimmten Anwendungen angestrebt und vorteilhaft.

Standard DOE
ZEISS DOE

Downloads

From regular periodic micro-lens arrays to randomized continuous phase profiles¹

From regular periodic micro-lens arrays to randomized continuous phase profiles¹
Seiten: 15
Dateigröße: 7920 kB

Allgemeine Spezifikationen

Merkmale Parameter

Arbeitswellenlänge

10 nm < λ < 2 μm, EUV bis NIR

Materialien

  • Master: Photoresist, Quarzglas, Glas, Si, CaF₂
  • Replikat: Glas, Glaskeramik, Kunstoff und Metall

Substratoberfläche

plan & gekrümmt inklusive Freiform

Substratdimensionen

0,5 mm bis 300 mm

Substratdicke

1 mm bis 50 mm

Beschichtung

metallisch & dielektrisch

Typ

eine- und zweiseitige Strukturierung

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References

¹ From regular periodic micro-lens arrays to randomized continuous phase profiles, Advanced Optical Technologies, Band 4, Heft 1, Seiten 47–61, eISSN 2192-8584, ISSN 2192-8576, DOI: https://doi.org/10.1515/aot-2014-0062