Design and Fabrication of Micro-binary Diffractive Optical Elements to Generate Airy Beams Using a Versatile Direct Laser Lithography Machine

Hieu Tran Doan Trung; Young-Sik Ghim; Hyug-Gyo Rhee

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자료유형: 학술저널

저자정보: Hieu Tran Doan Trung (University of Science and Technology) Young-Sik Ghim (University of Science and Technology) Hyug-Gyo Rhee (University of Science and Technology)

저널정보: 한국광학회 Current Optics and Photonics Current Optics and Photonics Vol.9 No.2

발행연도: 2025.4

수록면: 130 - 140 (11page)

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Airy beam applications such as optical trapping, micro-machining, and imaging microscopy have garnered significant attention in recent years. This research introduces a comprehensive methodology for the design, simulation, fabrication, and evaluation of micro-binary diffractive optical elements aimed at generating Airy beams. First, a binary pattern is meticulously designed by means of computergenerated holography. Subsequently, the optical performance of the pattern is simulated using a Fresnel impulse response propagator, which is rooted in the Rayleigh–Sommerfeld diffraction in Fourier optics. Following this, a laser writing path is generated through a machine learning decision tree algorithm. A multifunctional direct laser lithography system is then used to fabricate the pattern. Lastly, a meticulous assessment of the surface quality is conducted, and an optical verification system is established to confirm the optical performance. This holistic process is characterized by its simplicity, self-contained nature, and cost-effectiveness due to its independence from masks, unlike traditional methods such as photolithography, ensuring a high level of accuracy. Moreover, it is important to note that this process is not only suitable for fabricating Airy beam diffractive optical elements, but also has the potential to generate other binary diffractive optical elements, notably on the micro-scale.

#Airy beam #Computer generated hologram #Diffractive optics #Direct laser lithography #Fourier optics

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