【国际论文】用于光束整形的纯二元相位氧化镓衍射光学元件

        由美国犹他大学的研究团队合作在学术期刊 scientific reports 发布了一篇名为 Binary phase-only gallium oxide diffractive optical element for beam shaping（用于光束整形的纯二元相位氧化镓衍射光学元件）的文章。

摘要

        本研究实验验证了一种基于逆优化设计的二元相位型氧化镓衍射光学元件（DOE）。该 DOE 能够将入射的高斯光束转换为工作平面上的方形平顶光束。其设计方法基于一种高效优化流程，结合了改进的 Gerchberg-Saxton 法与 adjoint 法，实现了对二元相位型 DOE 的光束整形优化。实验在单晶（-201）取向的氧化镓衬底上制备了 DOE，并在 532 nm 波长下对其性能进行了表征。结果表明，该器件成功地将入射高斯光束转换为聚焦的方形平顶光束。这种 DOE 在高功率激光应用领域具有重要的应用前景，特别是在激光焊接等相关领域。此外，由于氧化镓具有超宽带隙特性，该设计方法还可拓展至更短波长的紫外波段，实现基于氧化镓的紫外波段衍射光学元件（DOE）。

图 1. (a) 将高斯入射波转换为方形平顶的二进制 DOE 示意图。(b) 拟议的辅助 GS 算法流程图。

DOI：

doi.org/10.1038/s41598-025-89663-0