衍射光學元件已經在許多領域取得了的應用。其中，激光加工是衍射光學元件的一個重要應用領域，衍射光學元件由于具有尺寸小、可設計輸出光斑能量分布和損傷閾值的特點，可以應用于各種激光加工。目前激光加工用到的衍射光學元件類型主要有：光束整形器，分束器，衍射錐透鏡，螺旋相位板，勻光片和多焦點長焦深。

衍射光學元件的技術雛形是二元光學，從八十年代開始逐步實現產業化，經過多年的發展，衍射光學元件在激光加工領域的應用已經非常成熟。現在工業生產的DOE都具有高損傷閾值 高衍射效率、小尺寸、重量輕和的特點，而且在長時間的運行過程中，特別適合高能量密度、大功率的激光器使用。下面對常用的激光加工DOE類型進行介紹，涵蓋了激光加工了90%以上的DOE應用。

1. 光束整形器，激光光束整形器

激光光束整形器的作用是獲得能量分布均勻、邊緣銳利、具有特定形狀的平頂光斑。這種光斑位于焦平面附近，尺寸一般在幾十微米到幾百微米的范圍，光斑形狀可以是圓形，矩形，正方形，直線，橢圓或定制圖形，具有非常好的能量均勻性，能夠實現各種的激光加工應用。

激光光束整形器規格參數

光束整形器的特點：

-高度均勻性、高光效、邊緣陡峭

-高損傷閾值，可以配合幾千瓦甚至上萬瓦的激光器使用

-衍射效率>95%

-覆蓋幾乎所有的工業激光器波段

光束整形器在激光加工中的應用：

-激光切割，激光劃片

-激光燒蝕

-激光熔融，激光消融

-激光打孔，激光鉆孔

-激光快速成型，激光3D打印

2. 分束器

激光分束器又分為一維分束器和二維分束器，在激光加工中使用較多是一維分束器。1D Beam splitter 的作用是使一束激光在某一平面上分成多束向不同角度傳播的激光，配合聚焦鏡后在垂直于傳播方向的平面上形成多個焦點，不同光束之間的夾角相等。

一維激光光束分束器的特點

-適用于單模或多模激光輸入

-熔融石英材料，高能量閾值

-衍射效率>95%

-安裝簡單，裝配精度要求不高

-可定制輸出激光光束的數量和夾角

一維激光光束分束器的應用

-激光切割，激光劃片

-平行激光材料加工

-玻璃切割

-薄膜材料打孔

3. M形光束整形器

M型光束整形器一般用于激光劃線或切割的加工，其作用是把入射激光整形為M波形（M-Shape），而M波形（M-Shape）指的是激光光斑沿某一方向勻速滑動，積分后的能量均勻分布，即形成一條能量均勻分布的窄直線。M-Shape激光光斑的這個特性使得其特別適用于激光材料加工。

的特點

-標準的M型輸出（積分前）

-整個激光掃描線的能量均勻分布（積分后），光斑邊緣銳利

-，高損傷閾值，適用于大功率激光器

3. 勻光片

勻光片又稱為勻化器，作用是使激光的光束以一個較大的角度均勻發散，從而使激光能量在一個較大的范圍內均勻分布。勻光片的功能和光束整形器類似，不同之處在于勻光片用于多模激光，一般形成大光斑，光束整形器用于單模激光，一般得到小光斑。

目前，勻光片已經在激光焊接設備中取得了應用。

勻光片特點

-一般用于多模激光

-易于裝配，對激光的軸向性無嚴格要求

-可實現任意的輸出光斑形狀和激光光斑對稱性/不對稱性，可定制激光剖面強度部分

-激光光斑截面強度一致性好

4. 螺旋相位板，渦旋相位板

螺旋相位板是DOE元件，其作用是產生直徑較小的圓環形光斑（Vortex），光斑的外觀像一個漩渦狀的甜甜圈，也稱為漩渦光。螺旋相位片是一種獲得漩渦光的直接簡單的，它能夠方便地設計漩渦光的直徑和拓撲荷數，滿足用戶的實際需求。

螺旋相位板的特點：

-可定制拓撲荷數

-，高損傷閾值，適用于大功率激光器

-背反射能量極小

-覆蓋紫外到紅外的所有激光波段，193nm to 10.6um

5. 多焦點長焦深DOE

長焦深DOE和多焦點DOE互為補充，特別適合于激光材料加工領域。例如激光透明材料的切割（玻璃，藍寶石等），激光度量學，激光過程監控/監測、顯微鏡等。

多焦點DOE是利用對照射到鏡片不同局域的入射激光分別聚焦，在軸向傳播方向上同時得到多個焦點，各焦點的能量、間距幾乎相等，特別適合于深入透明材料內部加工，例如激光深度切割，隱形切割，0.1~1mm的玻璃或藍寶石切割。

長焦深DOE能夠把入射激光在焦距附近產生一個能量近乎均勻分布、焦深的長度達幾十微米到幾毫米的焦點。激光焦點可拉長為原來的幾十倍，且寬度基本保持不變。能量均勻的長焦深光斑特別適合對材料進行深度切割。

6. 衍射錐透鏡

在傳統的應用中，衍射軸錐鏡又稱為圓環激光發生器（Ring Axicon），其作用是使激光光束通過后變成一個圓環，即激光能量以圓環/圓形的方式分布，這里圓環的寬度一般很窄，不同于激光渦鏡頭產生的光斑都具有一定寬度。

近年來，衍射錐透鏡由于能夠產生性能優良的貝塞爾光束，被大量應用到玻璃切割領域。

衍射錐透鏡特點：

-高損傷閾值，適用于大功率激光器

-小尺寸衍射光學元件，結構緊湊

-大角度和小角度均可提供

-可提供正向負向軸棱鏡

-覆蓋紫外到紅外的所有激光波段，193nm to 10.6um

-可選鍍增透膜

衍射錐透鏡應用：

-激光加熱

-激光玻璃切割

-太陽能集中器

-光學相干斷層成像