点阵投影器超透镜应用说明——三种不同工作模式
工作原理——基于 Dammann 光栅的超透镜
我们的点阵投影器超透镜基于 Dammann 光栅原理。Dammann 光栅可通过相位调制，将单束入射光分束为多束强度相等的光束。在该应用中，超透镜被设计为将输入光斑高均匀性地复制成多个光斑副本。
该设计的关键特性包括：
- 采用优化表面结构实现纯相位调制
- 基于 Dammann 光栅原理实现等强度分束
- 高衍射效率，以获得最佳光能利用率
- 对输出光束阵列的排列实现精确控制
当来自 VCSEL 的入射光通过超透镜时，精心设计的相位结构会产生多个衍射级次，从而形成一个间距均匀、强度平衡的光斑阵列。这样无需复杂的光学系统，即可高效复制输入光束图案。
与多孔径 VCSEL 阵列的集成
我们的点阵投影器超透镜专为将多孔径 VCSEL 排布复制并投射到目标平面而设计。其投影特性由包围光孔径的矩形框尺寸配置决定。当所有光孔径被包含在一个矩形框内时，该矩形的尺寸将决定“拼接（stitching）效果”。拼接效果分为三种：
1）无缝拼接；2）有缝拼接；3）重叠拼接
下面以 MCPD357-940 为例说明三种拼接效果类型。
2.1 无缝拼接模式
当光孔径位于尺寸为 229×199 μm 的矩形框内（框线边界穿过外围孔径的中心）时，系统可产生无可见断裂的无缝集成投影图案。
图表 1 无缝拼接（左：VCSEL 排布；中：投影图案；右：中心区域放大图）
2.2 有缝拼接模式
当采用更小的框尺寸 214×186 μm 时，投影单元之间会出现明显间隔。该模式适用于需要清晰分隔各投影分段的应用场景。
图表 2 有缝拼接（左：VCSEL 排布；中：投影图案；右：中心区域放大图）
2.3 重叠拼接模式
当采用更大的框尺寸 244×212 μm 时，相邻投影会产生有意的重叠。该模式通过投影冗余确保覆盖完整性。
图表 3 重叠拼接（左：VCSEL 排布；中：投影图案；右：中心区域放大图）
结论
我们的点阵投影器采用基于 Dammann 光栅的超透镜，可在强度分布均匀的前提下复制 VCSEL 光斑图案。其工作模式由矩形框尺寸控制，包含无缝、有缝与重叠三种拼接方式。矩形框边界由最外侧光孔径的中心定义。投影视场内的图案特性保持一致。该灵活性结合高衍射效率与精确图案控制，使超透镜投影器成为先进光学应用中的一种通用解决方案。