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ディフラクティブオプティクス (回折光学素子)

Diffractive Optical Elements (DOE)

製品概要 標準品(プラスチック) 標準品(ガラス) カスタム品

Holoeye PhotonicsのDOE(Diffractive Optical Element)回折光学素子は、様々な分野で使用されています。代表的なアプリケーションは、バイオ、印刷、材料加工、非接触検査、光学計測などです。DOEを使用することによってレーザービームを容易にいろいろな形状に変更することができます。

DOEの表面には、その光学的機能のために複雑な微細構造があります。シリカやガラスにエッチングするタイプまたはポリマーにエンボス加工するタイプがあります。

DOEは、レンズ、プリズムあるいは非球面の屈折光学素子とほぼ同様の光学機能を実現することができますが、長所としてDOEは非常に小型で軽量に作ることが可能です。
またDOEは、レーザー用途に限定されるものではありません、一部のLEDまたは他の光源も変調することができます。


ディフラクティブオプティクスカタログ(559KB)


Holoeye Photonicsでは以下のタイプのDOEの供給が可能です。
・ ビームスプリッター
・ パターンジェネレーター
・ ビームシェイパー
・ ディフラクティブレンズ
・ レンズアレイ
・ シリンドリカルレンズ
・ グレーティング
・ ランダム位相シフター

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Holoeye Photonicsではコスト効率の良い標準品のDOEを用意してあります。
材質はポリメチルメタクリレート(PMMA)またはポリカーボネート(PC)のようなプラスチック材料を使用しています。
標準品は直径8mm, 厚み1mm-1.2mmです、12.7mmのマウント付きもあります。
以下が標準品です。


注:下記表上のパターン画像は模式図です。 実際の設定では、より高い回折次数を見ることができ、非回折次数は中心に明るいスポットとして現れることがあります。

ディフラクティブオプティクス標準品カタログ(117KB)

Multi Lines

設計波長にて投影距離100 mmでのパターンサイズ(単位:mm) 設計波長におけるパターン角度(単位:°)
型式 仕様 説明 設計
波長
a b c d α β γ δ 最適波長範囲、単位:nm 画像
DE-R 213 11 Lines (Square) 635 nm* 76.7 54.4 5.4 54.4 42.0 30.4 3.0 30.3 530〜670
DE-R 233 7 Lines (Square) 635 nm* 54.0 38.2 6.4 38.2 30.2 21.6 3.6 21.6 530〜670
DE-R 250 5 Lines (Rectangular) 660 nm* 55.0 10.9 2.7 53.9 30.8 6.2 1.6 30.2 590〜670
DE-R 251 7 Lines (Rectangular) 650 nm 15.5 9.0 1.5 12.6 8.9 5.2 0.8 7.2 590〜730
DE-R 252 5 Lines (Square) 635 nm* 42.7 30.2 7.5 30.2 24.1 17.2 4.3 17.2 530〜670
DE-R 253 11 Lines (Square, Thin Lines) 635 nm* 76.4 54.0 5.4 54.0 41.8 30.2 3.0 30.2 530〜670
DE-R 254 25 Lines (Square) 660 nm* 68.4 48.3 2.0 48.3 37.7 27.2 1.1 27.2 530〜670
DE-R 255 65 Lines (Square, Central Line Thicker) 660 nm* 45.6 32.2 0.5 32.2 25.7 18.3 0.3 18.3 530〜670
DE-R 284 41 Lines
(Rectangular)
660 nm* 133.4 104.0 2.6 78.0 67.4 54.9 1.4 42.6 600〜700

* DOEを設計波長とは大きく異なる(Δλ> 50nm)波長でご使用される場合、広い角度の図柄はその対称性により幾何学的歪みの影響を受けます。

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Lines & Dot Lines

設計波長にて投影距離100 mmでのパターンサイズ 設計波長におけるパターン角度
型式 仕様 説明 設計波長 a b α β 最適波長範囲 画像
DE-R 263 1:5
Dot Line
635 nm 10.5 mm 2.6 mm 1.5° 450〜700 nm
DE-R 264 1:9
Dot Line
670 nm 1.6 mm 0.2 mm 0.9° 0.1° 630〜780 nm
DE-R 265 1:19
Dot Line
650 nm 24 mm 1.3 mm 13.7° 0.8° 500〜540 nm,
630〜690 nm
DE-R 266 QC-Line
- 5@633
633 nm 8.7 mm - - 630〜690 nm
DE-R 267 QC-Line
- 30@532
532 nm 53.8 mm - 30.1° - 470〜560 nm
DE-R 281 1:11
Dot Line
650 nm 28.9 mm 2.9 mm 16.5° 1.6° 600〜730 nm
DE-R 282 1:99
Dot Line
660 nm 33.7 mm 0.3 mm 19.1° 0.2° 600〜700 nm
DE-R 283 QC-Line
- 20@633
633 nm 35.2 mm - 20° - 630〜670 nm
DE-R 286 QC-Line
- 30@660
660 nm 54.6 mm - 30.5° - 600〜700 nm
DE-R 287 QC-Line
- 45@660
660 nm 83.9 mm - 45.5° - 600〜700 nm
DE-R 337 1:99
Dot Line
635 nm 49.3 mm 0.5 mm 27.7° 0.3° 600〜700 nm

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Crosshair

設計波長にて投影距離100 mmでのパターンサイズ 設計波長におけるパターン角度
型式 仕様 説明 設計波長 a α 最適波長範囲 画像
DE-R 205 Cross-5@650 650 nm 8.7 mm 580〜660 nm
DE-R 212 Cross-25@532 532 nm 45.1 mm 25.4° 500〜640 nm
DE-R 214 Cross-2@645 645 nm 3.4 mm 2.0° 600〜645 nm
DE-R 218 Cross-15@640 640 nm 26.3 mm 15.0° 500〜640 nm
DE-R 239 Cross-5@520 520 nm 26.3 mm 15.0° 488〜600 nm
DE-R 245 Cross-10@633 633 nm 17.5 mm 10.0° 570〜690 nm
DE-R 246 Cross with surrounding high contrast area-@633 633 nm 17.5 mm 10.0° 530〜670 nm
DE-R 247 Cross-25@645 633 nm 44.3 mm 25.0° 600〜800 nm
DE-R 248 Cross-37@645 645 nm 66.8 mm 36° 630〜700 nm
DE-R 249 Cross-45@633 633 nm 83.0 mm 45.0° 500〜640 nm
DE-R 270 Cross-30@640 640 nm 53.6 mm 30.0° 580〜650 nm
DE-R 280 Cross-60@635 635 nm 115.5 mm 60.0° 580〜690 nm
DE-R 289 Cross-15@520 520 nm 26.4 mm 15.0° 480〜550 nm
DE-R 340 Cross-60@450 450 nm 116.1 mm 60.3° 420〜520 nm
DE-R 342 Cross-52@515 515 nm 97.6 mm 52.0° 440〜540 nm

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Dot Matrix

設計波長にて投影距離100 mmでのパターンサイズ(単位:mm) 設計波長におけるパターン角度(単位:°)
型式 仕様 説明 設計
波長
a b c d α β γ δ 最適波長範囲、単位:nm 画像
DE-R 206 17 x 17 Dots 660 38 26.6 1.7 26.6 21.5 15.2 0.9 15.2 590〜730
DE-R 223 2 x 2 + 1 Dots 635 28.3 19.9 19.9 19.9 16.1 11.4 11.4 11.4 635+405
DE-R 231 101 x 101 Dots 660 12.8 9.1 0.1 9.1 7.4 5.2 0.05 5.2 635〜680
DE-R 241 21 x 21 Dots 635 11.9 8.4 0.4 8.4 6.8 4.8 0.2 4.8 560〜730
DE-R 242 16 x 16 Dots 635 12.4 8.8 0.6 8.8 7.1 5.0 0.3 5.0 560〜730
DE-R 243 17 x 17 Dots 635 12.4 8.8 0.5 8.8 7.1 5.0 0.3 5.0 550〜720
DE-R 244 13 x 13 Dots 635 7.4 5.3 0.4 5.3 4.3 3.0 0.3 3.0 590〜670
DE-R 257 51 x 51 Dots 660* 56.9 40.3 0.8 4.3 31.8 22.8 0.5 22.8 560〜720
DE-R 258 11 x 11 Dots 635* 71.2 50.3 5.0 50.3 39.2 28.2 2.8 28.2 590〜690
DE-R 339 6 x 6 Dots 635 11.7 8.3 1.7 8.3 6.7 4.7 0.9 4.7 590〜690

* DOEを設計波長とは大きく異なる(Δλ> 50nm)波長でご使用される場合、広い角度の図柄はその対称性により幾何学的歪みの影響を受けます。

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Circles & Dot Circles

設計波長にて投影距離100 mmでのパターンサイズ 設計波長におけるパターン角度
型式 仕様 説明 設計波長 a b α β 最適波長範囲 画像
DE-R 219 Solid Line Circle 592 nm 55.8 mm - 31.2° - 480〜600 nm
DE-R 220 1 : 16 Dot Circle 515 nm 81.9 mm 16.1 mm 44.5° 9.2° 480〜532 nm
DE-R 221 1:72 Dot Circle 532 nm 36.9 mm 1.6 mm 20.9° 0.9° 400〜570 nm
DE-R 229 1 : 36 Dot Circle 532 nm 6.1 mm 0.5 mm 3.5° 0.3° 480〜560 nm
DE-R 238 Solid Line Circle 520 nm 6.0 mm - 3.4° - 520〜532 nm
DE-R 240 1:16 Dot Circle 635 nm 18.9 mm 3.7 mm 10.8° 2.1° 530〜700 nm
DE-R 268 Solid Line Circle 488 nm 77.0 mm - 42.1° - 488〜532 nm

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Special Patterns

型式 仕様 説明 設計波長 設計波長にて投影距離100 mmでのパターンサイズ 設計波長におけるパターン角度 最適波長範囲 画像
DE-R 215 Viewfinder 645 nm Width: 27 mm
Height: 17.7 mm
Diagonal: 32 mm
Width: 15.5°
Height: 10.1°
Diagonal: 18.2°
570〜750 nm
DE-R 216 Viewfinder (Dot Square) 488 nm Width: 12.5 mm
Height: 12.5 mm
Diagonal: 17.7 mm
Width: 7.1°
Height: 7.1°
Diagonal: 10.1°
405〜488 nm
DE-R 234 Viewfinder (Lines Square) 633 nm* Width: 61 mm
Height: 61 mm
Diagonal: 86 mm
Width: 34°
Height: 34°
Diagonal: 47°
590〜730 nm
DE-R 236 Solid Line Square 633 nm* Width: 60.2 mm
Height: 60.2 mm
Diagonal: 85 mm
Width: 33.5°
Height: 33.5°
Diagonal: 46°
530〜650 nm
DE-R 256 Square Grid 51 x 51 Lines 660 nm Width: 39 mm
Height: 39 mm
Diagonal: 55 mm
Line Spacing: 0.77 mm
Width: 22°
Height: 22°
Diagonal: 31°
Angle betw. Lines: 0.44°
530〜660 nm
DE-R 259 5 Rings 645 nm Width: 51 mm
Line Spacing: 5.1 mm
Width: 29°
Line Spacing: 2.8°
530〜700 nm
DE-R 260 Viewfinder (Circle + Cross) 645 nm Width Cross: 37 mm
Circle Ø: 18.3 mm
Width Cross: 21°
Circle Ø: 10.5°
510〜570 nm
DE-R 261 Viewfinder (Dot Circle + Cross) 635 nm Width Cross: 11 mm
Circle Ø: 8.8 mm
Dot Spacing: 1.1 mm
Width Cross: 6.3°
Circle Ø: 5°
Angle betw. Dots: 0.63°
570〜750 nm
DE-R 262 Viewfinder (Dot Square) 532 nm Width: 12.3 mm
Height: 12.3 mm
Diagonal: 17.4 mm
Dot Spacing: 0.5 mm
Width: 7.0°
Height: 7.0°
Diagonal: 10.0°
Angle betw. Dots: 0.3°
480〜670 nm
DE-R 269 10 Rings 515 nm Width: 96.2 mm
Line Spacing: 4.8mm
Width: 51.4°
Line Spacing: 2.6°
488〜532 nm
DE-R 285 Hexagon 780 nm Width: 13.1 mm Width: 7.5° 520〜800 nm
DE-R 288 Viewfinder 650 nm Width: 83.0 mm
Height: 53.7 mm
Diagonal: 98.9 mm
Width: 43.7°
Height: 27.9°
Diagonal: 52.6°
590〜730 nm
DE-R 332 33000-Dot Pseudo-Random Pattern (60°x42°@830nm) 830 nm Width: 114.6 mm
Height: 76.3 mm
Diagonal: 136.9 mm
Width: 59.6°
Height: 41.7°
Diagonal: 68.8°
820〜850 nm
DE-R 335 33000-Dot Pseudo-Random Pattern (46°x32°@650nm) 645 nm Width: 84.8 mm
Height: 56.4 mm
Diagonal: 101.3 mm
Width: 45.9°
Height: 31.5°
Diagonal: 53.7°
590〜730 nm

* DOEを設計波長とは大きく異なる(Δλ> 50nm)波長でご使用される場合、広い角度の図柄はその対称性により幾何学的歪みの影響を受けます。

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DOEは、実験や研究の実現可能性調査に役立ちます。
DOEの材質はUV-アクリル、シリコン、ポリマーなどがあります。
18mmのガラス基板にアクリルのDOEが貼り付けてあります、25mmマウント付きもあります。
以下が標準品です。


注:下記表上のパターン画像は模式図です。 実際の設定では、より高い回折次数を見ることができ、非回折次数は中心に明るいスポットとして現れることがあります。

Dot Matrix

投影距離100 mmでのパターンサイズ(単位:mm) パターン角度@633nm(単位:°)
型式 説明 サイズ a b c d α β γ δ 画像
DE 106 3 x 5 Dots 10 x 10 mm 7.2 6 3 / 1 4 4.1 3.4 1.7 / 0.5 2.2
DE 224 2 x 2 Dots* 10 x 10 mm 22.6 16.1 16.1 16.1 13 9.2 9.2 9.2

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Circles & Dot Circles

投影距離100 mmでのパターンサイズ パターン角度@633nm
型式 説明 サイズ a b α β 画像
DE 100 1 : 16 Dot Circle 4 x 4 mm 39 mm 7.6 mm 22° 4.4°
DE 101 1 : 40 Dot Circle 4 x 4 mm 57 mm 4.5 32° 2.6°
DE 102 1 : 40 Dot Circle 4 x 4 mm 28 mm 2.2 mm 16° 1.3°
DE 237 1 : 10 Dot Circle 10 x 10 mm 10.5 mm 3.2 mm 1.9°

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Special Patterns

型式 説明 領域サイズ 投影距離100 mmでのパターンサイズ パターン角度@633nm 画像
DE 103 1:8/16 Double Circle Dots 10 x 10 mm Width Circle 8: 25.6 mm
Width Circle 16: 51.2 mm
Dot Spacing 8: 9.8 mm
Dot Spacing 16: 10.0 mm
Circle 8 Ø: 14.6°
Circle 16 Ø: 28.8°
Angle betw. Dots 8: 5.6°
Angle betw. Dots 16: 5.7°
DE 104 12 Rings 10 x 10 mm Width: 20 mm
Line Spacing: 1.7 mm
Width: 11.4°
Line Spacing: 0.5°
DE 232 11 x 11 Dot Frame 10 x 10 mm Width: 83 mm
Height: 83 mm
Diagonal: 118 mm
Dot Spacing: 8.3 mm
Width: 45°
Height: 45°
Diagonal: 61°
Angle betw. Dots: 4.5°

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Holoeye Photonicsで自社開発している空間液晶変調器を利用しカスタム品DOEをデザインしています。
カスタム品作成のステップ
・ システム分析
・ 実現可能性調査
・ 空間液晶変調器での調査
・ 顧客の仕様に応じた回折素子のカスタムデザイン
・ プロトタイプ作成
・ DOE複製ツール
・ DOEレプリカ作成
・ テスト

デザインとシミュレーション

Holoeye Photonicsでは回折を任意の角度でデザインすることができます。
デザインされた回折素子は、厳密な波動光学シミュレーションで検証されます。

DOEの作成

製造テクニックは仕様と目標生産量によって選択されます。
まず、回折構造が50umまでの作成が可能なリソグラフィーによってデザインされます、これは仕様を満たすと同時にコストを抑えることを可能にします。
シーケンシャル書き込み処理の後に、イオンエッチングをし、複製のための型をつくります。
光学微細構造を有するマスターコンポーネントの製造は非常に高額になりますが、レプリカを作ることによって単価コストの低減が可能です。
レプリケーション・テクノロジーは、DOEを作成するための重要な要素です。

カスタム品DOEを作成するための仕様

・ DOEのサイズ (大きさ、厚み)
・ 初期評価段階の必要数量
・ 量産時の予定数量
「光源」
・ 光源のタイプ CWレーザー、パルスレーザー、LED、その他
・ 波長(中心波長&帯域幅)
・ ポラリゼーション
・ パワー/エネルギー 平均/ピーク
・ ビームプロファイル(ビーム径、広がり角、M2 )
「オプティカルファンクション」
・ 望まれるパターン形状、均一性
・ DOEからスクリーンまでの距離
・ スクリーン上でのパターンの大きさ
・ 広がり角 (水平、垂直)
「アプリケーション」

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ディフラクティブオプティクス (回折光学素子)

Diffractive Optics

RPC Photonics社のディフラクティブオプティクス (回折光学素子)は、レンズ、ビームスプリッター、ディフューザー、に利用されております。


製品例)

Beam splitters (spot arrays)







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