全息光学元件

本文综述了作为光学系统中通用元件的全息光学元件（HOEs）的特性、技术及应用。HOEs通过具有非均匀栅距的广义光栅结构对光进行衍射来发挥作用。HOEs构建了一个薄膜光学系统。它们能够实现独特的系统功能和构型，其光焦度和成像特性随波长变化迅速，具有相对较大的像散和彗差，并在系统设计过程中需要特别考虑光学效率。对特定 f/3.3 元件像差的比较表明，同轴 HOE 与传统玻璃透镜元件具有相似的像差水平，而离轴 HOE 的像散是其四倍，彗差是其两倍。我们证明，这些在偏离 HOE 制作点的共轭点处出现的像差，与离轴 HOE 的平均表面光栅空间频率成正比。HOE 技术与传统光学技术类似，但成熟度较低。含 HOE 光学系统的相对复杂性，以及相应像差理论的匮乏，导致系统设计和开发依赖基于计算机的光线追迹。我们给出了基本的光线追迹方程，并讨论了对全息记录设备和材料的特殊要求。在应用中，HOEs 通常提供独特的功能，而非替代传统元件，且通常在窄光谱带宽下工作。在多种类型的激光光学系统和视觉显示器中使用 HOEs，不仅显示出显著优势，在技术和经济上也具有可行性。