可變焦莫爾透鏡由特殊結(jié)構(gòu)的級聯(lián)衍射光學(xué)元件 (DOE) 組成。通過簡單地旋轉(zhuǎn)元件，這些鏡頭可以在很寬的焦距范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)?？勺兘鼓獱柾哥R在單色照明下表現(xiàn)出無像差性能，并且可以適應(yīng)從UV到IR的波長。典型應(yīng)用包括激光光學(xué)組件，如可變光束擴展器，或作為變焦鏡頭內(nèi)的元件，無需復(fù)雜的平移光機械。使用莫爾透鏡，激光束可以可變聚焦，或者可以清晰地對可變距離的物體成像。通過相互旋轉(zhuǎn)兩個DOES（衍射光學(xué)元件），鏡頭的焦距會發(fā)生變化——您可以將無限多個鏡頭合二為一。

可變焦莫爾透鏡

可變焦莫爾透鏡特點

• 在寬焦距范圍內(nèi)連續(xù)精確地改變焦距

• 單色光無像差

• 適用于高功率應(yīng)用

• 孔徑和光譜可擴展（從紫外到紅外）

• 輕薄

• 與溫度無關(guān)（在-20°C和70°C之間）

由于莫爾效應(yīng)，DOE的相互旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致透鏡具有一定的屈光力，這取決于旋轉(zhuǎn)角φ。

DOE具有表面結(jié)構(gòu)，可在0和2π之間的范圍內(nèi)移動單色光的相位?；パa結(jié)構(gòu)DOE的疊加與相應(yīng)的菲涅耳透鏡具有相同的效果。

相對于第一個元件旋轉(zhuǎn)可變焦莫爾透鏡組件中的第二個元件可提供光源的連續(xù)聚焦。該組件跨越±25屈光度范圍內(nèi)的負焦距和正焦距。

應(yīng)用領(lǐng)域和市場

特殊的高端應(yīng)用以及眾多的低端批量產(chǎn)品?？蓪崿F(xiàn)偏置光功率，光學(xué)效率高達90%，可減少色差計算，與“標(biāo)準”光學(xué)器件（如玻璃透鏡）組合允許對色散效應(yīng)進行補償。

• 成像：用于相機、手機或顯微鏡的輕巧緊湊的變焦光學(xué)器件、可調(diào)節(jié)眼鏡、類似人眼的成像系統(tǒng)

• 高功率：用于高功率應(yīng)用的激光雕刻、打標(biāo)和切割、掃描頭

• 光束投影：可調(diào)照明系統(tǒng)、燈具和大燈、變焦汽車照明、掃描儀、投影儀、打印機等。

• 實驗室設(shè)備：用于光學(xué)原型制作的可調(diào)節(jié)多用途設(shè)備等。

• 科學(xué)和前端：激光束整形和調(diào)制，在光鑷和干涉儀中產(chǎn)生環(huán)形光束等。

• 其他應(yīng)用：熱成像、紅外成像、太赫茲輻射應(yīng)用、變焦超聲透鏡

可調(diào)鏡頭——莫爾透鏡可實現(xiàn)動態(tài)聚焦

主要應(yīng)用

• 智能手機或無人機中的微型相機以及紅外相機的自動對焦或變焦光學(xué)元件

• 體積成像和 3D 激光處理

• 用于汽車行業(yè)、條碼掃描和太赫茲應(yīng)用的可調(diào)鏡頭

• 眼科變焦鏡片

可調(diào)軸心鏡——使用莫爾透鏡生成可調(diào)軸棱鏡以動態(tài)調(diào)制自愈光束

應(yīng)用

• 對細胞等微米級結(jié)構(gòu)的動態(tài)捕獲

• 在激光加工和鉆孔中產(chǎn)生可變的自愈光束或光環(huán)

• 在成像過程中調(diào)整景深

• 激光手術(shù)中的動態(tài)光束調(diào)制

可調(diào)移相器——莫爾透鏡原理可以實現(xiàn)無限遠移相器

應(yīng)用

• 高精度光譜儀中的移頻器

• 干涉測量中的相位控制

• 光學(xué)相干斷層掃描

• 原子俘獲和量子操縱

可調(diào)螺旋光束——莫爾透鏡可調(diào)整階梯狀相位前沿的陡度以產(chǎn)生可變直徑的環(huán)形焦點

應(yīng)用

• 捕獲和旋轉(zhuǎn)微米級結(jié)構(gòu)，如電池

• 在光學(xué)顯微鏡中可變地突出物體邊緣

• 激光加工中可變尺寸的鉆環(huán)

• 通過動態(tài)波束復(fù)用提高電信中的比特率

常見問題

可變焦距莫爾透鏡有哪些優(yōu)點？

可變焦莫爾透鏡具有一對特殊結(jié)構(gòu)的衍射光學(xué)元件，通過標(biāo)準光刻技術(shù)制造。這些鏡頭還包括比替代液體、光聲或納米材料技術(shù)更簡單的設(shè)計和構(gòu)造。簡單的結(jié)構(gòu)還使莫爾透鏡對溫度變化不敏感并且抗振。這些板也很薄、很輕，可以由多種材料制成，包括在紫外或紅外光譜區(qū)域透射的材料。通過簡單旋轉(zhuǎn)平板即可在較寬的焦距范圍內(nèi)聚焦，當(dāng)與單色照明一起使用時會產(chǎn)生無像差的光斑。

可變焦距莫爾透鏡有什么缺點嗎？

• 強烈的色差

• 增加光功率時透鏡效率降低

• 僅對特定波長進行最佳操作

• 最大光圈受限（約20mm）

可變焦距莫爾透鏡的效率是多少？

莫爾透鏡的一階衍射效率n 1取決于所選的扭轉(zhuǎn)角θ，從而產(chǎn)生相應(yīng)的光焦度：

n₁=(sinc(θ?2))² (1)

總有效率的衍射效率和傳輸效率的乘積  ?_t，這大約是96％。對于 45o 的扭轉(zhuǎn)角，衍射效率約為 65%，因此總效率約為 62%。

可變焦距莫爾透鏡是如何制造的？

可變焦莫爾透鏡的單個衍射光學(xué)元件的表面結(jié)構(gòu)是通過標(biāo)準光刻技術(shù)產(chǎn)生的。由此產(chǎn)生的一對元件創(chuàng)建了菲涅耳區(qū)域，可以連續(xù)調(diào)整這些區(qū)域以創(chuàng)建連續(xù)可變的焦距。

極化如何影響性能？

可變焦距莫爾透鏡的功能與偏振無關(guān)。

創(chuàng)建定制的可變焦莫爾透鏡需要什么規(guī)格？

要創(chuàng)建自定義的可變焦莫爾透鏡，需要滿足以下條件：

• 鏡頭尺寸（直徑、方形等）

• 通光孔徑

• 最大厚度

• 所需焦距范圍

• 工作波長范圍

• 最大光功率所需的效率

可變焦莫爾透鏡提供多大的光焦度范圍和數(shù)值孔徑 (NA)？

n₁=(sinc(θ/2))² (1)

假設(shè)DOE表面的光刻處理單元在波長范圍內(nèi)（在UV范圍之外是真實的），可變焦莫爾透鏡的光功率(D)可以計算如下：

D=θ/Aπ (2)，這里θ代表DOE的當(dāng)前扭曲角，A代表鏡頭的通光孔徑。

等式1表明可變焦莫爾透鏡在扭轉(zhuǎn)角為±90o(θ=±π/2)時的衍射效率高于80%。對于這個鏡頭，光圈的光功率范圍如下：

D=±1/2A=±25Dpt，這意味著可變焦莫爾透鏡的光焦度與光圈成反比。NA在其光功率的整個調(diào)制過程中具有恒定值（在上述示例中，NA=0.24）。

有哪些波長可用？

可以為從紫外線到紅外線的波長制造可變焦莫爾透鏡。DOE的莫爾圖案需要針對特定波長進行設(shè)計；當(dāng)結(jié)構(gòu)高度等于設(shè)計波長的整數(shù)倍（2π相移）時，可實現(xiàn)最大效率。DOE設(shè)計中的限制因素是基板的傳輸特性。熔融石英通常用于紫外線或可見光應(yīng)用，而鍺是紅外線應(yīng)用的常見選擇。