Divisor de haz difractivo

El divisor de haz difractivo ^{[ 1 ] [ 2 ]} (también conocido como generador de haz multipunto o generador de haz en matriz ) es un único elemento óptico que divide un haz de entrada en múltiples haces de salida. ^{[ 3 ]} Cada haz de salida conserva las mismas características ópticas que el haz de entrada, como tamaño, polarización y fase . Un divisor de haz difractivo puede generar una matriz de haces unidimensional (1xN) o una matriz de haces bidimensional (MxN), dependiendo del patrón de difracción del elemento . El divisor de haz difractivo se utiliza con luz monocromática, como un haz láser , y está diseñado para una longitud de onda y un ángulo de separación específicos entre los haces de salida.

Normalmente, se utiliza un divisor de haz difractivo junto con una lente de enfoque para que el haz de salida se convierta en una matriz de puntos enfocados en un plano a una distancia determinada de la lente, denominada "distancia de trabajo". La distancia focal de la lente, junto con el ángulo de separación entre los haces, determina la distancia de separación entre los puntos enfocados . Esta sencilla configuración óptica se utiliza en diversas aplicaciones industriales y de investigación con láseres de alta potencia, que suelen incluir:

• Grabado láser ( células solares )
• Corte de vidrio ( pantallas LCD )
• Perforación ( filtros de cigarrillos )
• Muestreo del haz ^{[ 4 ]} (Monitoreo y control de potencia)
• Detección de movimiento 3D ^{[ 5 ]} ( Ejemplo )
• Aplicaciones médicas/estéticas (tratamiento de la piel) ^{[ 6 ]}

La teoría de funcionamiento se basa en la naturaleza ondulatoria de la luz y el principio de Huygens (véase también Difracción ). El diseño del patrón difractivo para un divisor de haz sigue el mismo principio que una rejilla de difracción , con un patrón repetitivo grabado en la superficie de un sustrato. La profundidad del patrón de grabado es aproximadamente del orden de la longitud de onda de la luz en la aplicación, con un factor de ajuste relacionado con el índice de refracción del sustrato. El patrón de grabado se compone de "periodos", unidades de subpatrón idénticas que se repiten cíclicamente. El ancho d del periodo está relacionado con el ángulo de separación θ entre los haces de salida según la ecuación de la rejilla :

${\displaystyle d\sin \theta _{m}=m\lambda }$

m representa el orden del haz difractado , siendo la salida de orden cero simplemente la continuación no difractada del haz de entrada.

Si bien la ecuación de la rejilla determina la dirección de los haces de salida, no determina la distribución de la intensidad de la luz entre dichos haces. La distribución de potencia viene definida por el perfil de grabado dentro del período unitario, que puede implicar varias (al menos dos) transiciones de grabado con ciclos de trabajo variables.

En un divisor de haz difractivo unidimensional, el patrón de difracción es lineal, mientras que un elemento bidimensional tendrá un patrón complejo.

Para obtener información sobre el proceso de fabricación, consulte la sección de litografía .

• Divisor de haz difractivo HOLOOR
• Vídeo que muestra el desarrollo de un divisor de haz difractivo. IFTA
• Vídeo. Simulación de propagación de la luz a través de un divisor difractivo.