Un élément optique diffractant est un type d'élément optique à haute efficacité de diffraction. Il repose sur la théorie de la diffraction des ondes lumineuses et utilise la conception assistée par ordinateur et les procédés de fabrication de puces semi-conductrices pour graver une structure en relief, continue ou étagée, sur le substrat (ou la surface d'un dispositif optique traditionnel). Les éléments optiques diffractants sont fins, légers et de petite taille. Ils présentent une efficacité de diffraction élevée, de multiples degrés de liberté de conception, une bonne stabilité thermique et des caractéristiques de dispersion uniques. Ce sont des composants essentiels de nombreux instruments optiques. La diffraction limitant la résolution des systèmes optiques, l'optique traditionnelle s'est efforcée d'éviter ses effets néfastes jusqu'aux années 1960. L'invention et la production réussie de l'holographie analogique et de l'hologramme numérique, ainsi que l'établissement du diagramme de phase, ont profondément modifié cette approche. Dans les années 1970, malgré le perfectionnement constant des technologies d'hologrammes informatiques et de diagrammes de phase, la fabrication d'éléments à structure hyperfine présentant une efficacité de diffraction élevée dans le visible et le proche infrarouge restait complexe, limitant ainsi le champ d'application pratique des éléments optiques diffractifs. Dans les années 1980, une équipe de recherche dirigée par W.B. Veldkamp du MIT Lincoln Laboratory aux États-Unis a introduit pour la première fois la technologie de lithographie issue de la fabrication de circuits intégrés à très grande échelle (VLSI) dans la production de composants optiques diffractifs, et a proposé le concept d'« optique binaire ». Dès lors, de nouvelles méthodes de fabrication ont vu le jour, permettant notamment la production de composants optiques diffractifs multifonctionnels et de haute qualité. Ces avancées ont considérablement favorisé le développement des éléments optiques diffractifs.
Efficacité de diffraction d'un élément optique diffractif
L'efficacité de diffraction est un critère important pour évaluer les éléments optiques diffractifs et les systèmes optiques diffractifs mixtes qui les intègrent. Après le passage de la lumière à travers l'élément optique diffractif, plusieurs ordres de diffraction sont générés. Généralement, seule la lumière de l'ordre de diffraction principal est prise en compte. La lumière des autres ordres de diffraction forme de la lumière parasite sur le plan image de l'ordre principal, réduisant ainsi le contraste de ce plan. Par conséquent, l'efficacité de diffraction d'un élément optique diffractif influe directement sur la qualité d'image qu'il produit.
Développement d'éléments optiques diffractifs
Grâce aux éléments optiques diffractifs et à la flexibilité de leur contrôle du front d'onde, les systèmes et dispositifs optiques évoluent vers une conception plus légère, miniaturisée et intégrée. Jusque dans les années 1990, l'étude des éléments optiques diffractifs a constitué un axe de recherche majeur en optique. Ces composants trouvent de nombreuses applications, notamment dans la correction du front d'onde laser, la formation de profils de faisceau, les générateurs de réseaux de faisceaux, l'interconnexion optique, le calcul optique parallèle et les communications optiques par satellite.
Date de publication : 25 mai 2023