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微透鏡陣列是由通光孔徑及浮雕深度為微米級的透鏡組成的陣列。它和傳統透鏡一樣，最小功能單元也可以是球面鏡、非球面鏡、柱鏡、棱鏡等，同樣能在微光學角度實現聚焦、成像，光束變換等功能，而且因為單元尺寸小、集成度高，使得它能構成許多新型的光學系統，完成傳統光學元件無法完成的功能。
可分為折射型微透鏡陣列與衍射型微透鏡陣列兩類。
折射型(ROE）微透鏡陣列：
基于幾何光學的折射原理，光在兩種透明介質交界處（如空氣和玻璃），將向折射率高的區域彎折。材料的折射率越高，入射光發生折射的能力越強。通過這個原理，將一個完整的激光波前在空間上分成許多微小的部分，每一部分被相應的小透鏡聚焦在焦平面上，光斑進行重疊，從而實現在特定區域將光均勻化，對激光束精確整形。其應用主要有光斑整形和光束轉化。
衍射型(DOE)微透鏡陣列：
基于物理光學的衍射原理，光被透鏡陣列的表面浮雕結構調制改變了波前相位，從而實現了光波的調制、變換。激光經過每個衍射單元后發生衍射，并在一定距離（通常為無窮遠或透鏡焦平面）處產生干涉，形成特定的光強分布。
主要應用在光通訊以及醫療美容等領域，解決高階像差矯正、任意光分布的光斑形狀調制等問題。根據不同的用途，DOE通常可以分為光束整形、分束、結構光、多焦、其他特殊光束產生等種類。
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