一、高衍射效率二元光学元件是一种纯相位衍射光学元件，为得到高衍射效率，可做成多相位阶数的浮雕结构。一般使用N块模版可得到L(＝2N) 个相位阶数，其衍射效率为：η＝|sin(π/L)/( π/L)|2。由此计算，当L＝2、4、8和16时，分别有V＝40.5％、81％、94.9％和98.6％。利用亚波长微结构及连续相位面形，可达到接 近100％的效率。
二、独特的色散性能在—般情况下，二元光学元件多在单色光下使用。但正因它是一个色散元件，具有不同于常规元件的色散特性，故 可在折射光学系统中同时校正球差与色差，构成混合光学系统，以常规折射元件的曲面提供大部分的聚焦功能，再利用表面上的浮雕相位波带结构校正像差。这一方 法已用于新的非球面设计和温度补偿等技术中。
三、更多的设计自由度在传统的折射光学系统或镜头设计中只能通过改变曲面的曲率或使用不同的光学材料 校正像差，而在二元光学元件中，则可通过波带片的位置、槽宽与槽深及槽形结构的改变产生任意波面，大大增加了设计变量，从而能设计出许多传统光学所不能的 全新功能光学元件，这是对光学设计的一次新的变革。
四、宽广的材料可选性二元光学元件是将二元浮雕面形转移至玻璃、电介质或金属基底上，可用材料 范围大；此外，在光电系统材料的选取中，—些红外材料如ZnSe和Si等，由于它们有一些不理想的光学特性，故经常被限制使用，而二元光学技术则可利用它 们并在相当宽广的波段作到消色差；另外，在远紫外应用中，可使有用的光学成像波段展宽1000倍。
五、特殊的光学功能二元光学元件可产生一般传统 光学元件所不能实现的光学波面，如非球面、环状面、锥面和镯面等，并可集成得到多功能元件；使用亚波长结构还可得到宽带、大视场、消反射和偏振等特性；此 外，二元光学在促进小型化、阵列化、集成化方面更是不言而喻了。
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