定义
散射光以使其空间相干性大大降低的装置。
光学漫射器是一种可以漫射光的装置，即本质上意味着强烈扰乱其波前并降低其空间相干性。 换句话说，对于入射光的特殊轮廓的不同部分，可以获得光学相位的随机或伪随机变化。
例如，如果高度空间相干的激光束击中漫射器，则从漫射器发出的光可能不再具有光束的特性，而是在很宽的方向上传播。 然而，扩散的程度和详细特性在不同的设备之间可能有很大差异。 其中一些具有基本上具有朗伯特征的光输出，而另一些则与此有很大不同，例如表现出钟形相对狭窄的散射分布。
光学扩散器可以具有不同的几何形状，以适应不同的应用。 例如，有扩散板，通常具有圆形或矩形区域，厚度很小，例如几毫米。 此外，还有扩散器涂层，可以应用于各种表面，例如金属或塑料。
请注意，光学领域之外还有其他类型的扩散器，此处不对其进行处理；例如，一些扩散器用于操纵气流。
光学扩散器的工作原理
在大多数情况下，但并非所有情况下，扩散器的工作原理是基于光散射或折射在具有高度随机结构的固定材料上或其中。 一些例子：
- 可以在白色陶瓷上使用漫散射或在反射几何形状中喷砂（因此是微结构）光学表面。 一些设备在镜面顶部具有散射介质，例如受保护的金属涂层镜子。 在简单的情况下，即使是一张白纸也足够了。
- 或者，可以通过一块地面、喷砂或化学蚀刻玻璃（也称为磨砂玻璃或牛奶玻璃）或包含许多散射中心的光聚合物传输光。
- 在某些情况下，人们使用具有结构化表面的玻璃或塑料光学器件，以便像在小棱镜上一样获得折射。
全息扩散器可以具有特别好的散射特性控制。
- 还有透射式或反射式微光扩散器，其中包含伪随机结构，其中入射光束的每个部分都会经历光学相位的准随机变化。 这种设备通常用作全息扩散器，其中每个光束获得（准）随机相变，但不经历多个随机散射过程。 散射光分布可以通过使用全息图案的适当设计来控制。 例如，可以实现给定的透射光角度分布，同时在很大程度上避免任何背反射。
- 人们可以利用含有适当密度的散射中心的液体或气体中的随机光散射。
随机光学扩散器通常包含大致圆形的散射中心，有时也包含非常随机形状的散射中心。 例如，磨砂玻璃可能含有微小的气泡，其中空气和玻璃之间的强烈折射率对比度导致大量散射。
图1：透射式和反射式扩散器。
散射光可以向前或向后移动，或两者兼而有之。
一种区分反射扩散器（=后向散射扩散器）和透射扩散器（=前向散射扩散器）。 前者通常是表面扩散器，其中散射发生在不透明材料的表面上，而透射扩散器可能是体积扩散器，其中散射发生在透明介质的体积内，或者也利用表面的散射。 一些漫射器是半透明的，即一部分光被透射，而另一部分被漫反射。
许多设备都是在可见光下工作的，但它们通常也可以与红外光一起使用，例如来自激光二极管的红外光。 还有适用于紫外线的扩散器。
固定式光学设备有时不足以满足应用需求；然后可能需要一个旋转扩散板，其中输入光束轮廓的每个点不再获得时间恒定的相变。
在某些情况下，扩散器与滤光片同时工作，例如表现出与波长相关的吸收程度。 例如，有彩色玻璃扩散器。 此外，扩散器有时被认为是一种光学滤光片，即使它们的波长选择性不是必需的。
性能方面
扩散器的理想性能究竟意味着什么在很大程度上取决于应用（见下文）。 性能的两个核心方面通常如下：
- 出射光的空间特性（基本上是其角度分布）通常很重要。 例如，可能需要在某个角度范围内平滑分布散射强度。 有时，目标是近似完美朗伯光源的特性，而在其他情况下，只需要在较小的角度范围内散射。 通常，输出特性对入射光的空间特性几乎没有依赖性。 但请注意，在某些操作条件下（例如，使用紧密聚焦的激光），扩散器后可能仍存在实质性的空间相干性。 此外，仅对于具有足够大光带宽的照明，才能获得平滑的输出强度分布；每个特定的频率分量可以有特征的空间结构，但该结构可以在一定的光带宽上平均出来。
- 通常希望具有高效率，即获得散射到所需输出角度范围内的大部分入射光功率。 根据应用的不同，该要求适用于一定范围的光波长。 通常需要最少量的吸收，不仅是为了获得尽可能明亮的光输出，而且是为了最大限度地减少高光功率水平下的加热效应。
对于某些应用，需要相当特殊的光学性能。 一些例子：
- 散射可能需要限制在板的某些区域。
- 由此产生的角分布可能必须特别独立于光学波长。
- 散射可能只发生在一个方向上，但不发生在垂直于它的方向上。
可能还需要特殊的几何形状或安装选项，或与其他光学元件（如非球面透镜）的组合。
使用高质量的工程扩散器可以实现特别高性能，即使是根据非常特定的要求量身定制，例如基于玻璃或聚合物等各种材料（例如聚碳酸酯塑料）的全息扩散器。 然而，这种精心设计的扩散器比基于磨砂或磨砂玻璃板的简单设备要贵得多，并且可能无法提供非常大的尺寸。
可能需要改进的光学计量仪器来准确表征扩散器的光学特性。 例如，可能需要提供明确定义的光输入（例如关于中心波长、光带宽、空间特性等），并准确测量由此产生的出射光的角度分布。
光学扩散器的应用
光学扩散器的一些典型应用（包括家庭和工业领域）描述如下：
照明
出于照明目的，漫射光通常是可取的，因为它有助于均匀（均匀）的照明强度并最大限度地减少眩目效果。 因此，照明灯通常配备漫散落灯罩。
各种类型的前照灯（例如汽车）和投影仪的扩散器通常专门设计用于获得出射光的某些空间特征 - 例如，为了在不使其他驾驶员眼花缭乱的情况下正确照亮道路。
各种其他设备也需要照明扩散器和均质器，例如具有磨砂玻璃灯泡的白炽灯，显微镜和一些用于激光材料加工的机器。
根据设备的类型，人们可能会因吸收或将光发送到无法使用的方向而遭受产生的光的大量损失。 这种损耗使得有必要使用相应的更强烈的光源，这增加了电力消耗。 然而，一些扩散器可能非常高效。
积分球
积分球，例如用于光学计量，在其内表面上包含高质量的漫射涂层，该涂层以高效率均匀散射入射光，即以最小的吸收量。 这可用于精确测量漫射光输入的总光功率，这很难完全直接指向光电探测器的有效区域。 由于球体中的漫散射，可以将精确定义的入射光部分引导到光电探测器，其中该部分几乎不依赖于光输入的空间特性。
图像屏幕和显示器
用于投影显示器和各种其他设备的屏幕可用于反射或透射几何形状。 它们通常应该是高度散射（漫射）光；它们将无法正常工作，例如，如果发生镜面反射。 特别是对于激光投影仪，需要明确的扩散特性才能获得高图像质量。 暂时，所用激光源的光带宽增加（时间相干性降低）使屏幕的散射特性不那么重要，因为激光散斑的趋势降低了。
其他类型的显示器也需要一种扩散器。 例如，基于具有背景照明的液晶调制器（LC平板显示器）的显示器，需要扩散器来实现足够均匀的照明。
光衰减器
扩散器也可以用作高光功率水平下的光衰减器，其中基于吸收的衰减是不切实际的。
