[发明专利]基于干涉法的衍射光学元件设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种任意结构的衍射光学元件设计方法，尤其涉及一种基于干涉法的衍射光学元件设计方法，属于光学元件领域。

背景技术

衍射光学元件被广泛应用到许多光学领域，例如波前整形，全息投影，光学加密等。设计光学元件其实是振幅和位相的复原。传统的光学元件设计是基于优化的迭代算法，例如R.W.Gerchberg and W.O.Saxton，“A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures，”J.R.Fienup，“Reconstructionof an object from the modulus of its Fourier transform，”中提到的GS算法，G.Yang，B.Dong，B.Gu，J Zhuang，and O.K.Ersoy，“Gerchberg-Saton and Yang-Gu algorithm for phase retrieval in a nonunitary transform system：a comparison”，中提到的杨-顾算法和S.Kirkpatrick，C.D.Gelatt，and M.P.Vecchi，“Optimization by simulated annealing，”中的模拟退火算法等。这些算法在输出平面上只是近似的得到了振幅而忽略了相位。然而，在许多的光学系统中，能够精确的同时调制振幅和相位的衍射光学元件是非常必要的。任意结构衍射光学元件通常是通过多层掩模板，灰阶掩模板，电子束刻蚀等方法实现的，比如Z.Cui.“Micro-Nanofabrication technologies and applications”。这些技术非常的耗时而且昂贵。利用全息干涉的方法制作衍射光学元件是非常有效且成本低廉的方法，尤其是在制造大面积衍射光学元件时。然而，传统的全息干涉方法只能制作简单的光栅结构或者简单的平面镜，比如M.Farhoud，J.Ferrera，A.J.Lochtefeld，et.al.“Fabrication of 200nm period nanomagnet arrays using interference lithography and a negative resist”，T.A.Savas，Satyen N.Shah，M.L.Schattenburg，et.al″Achromatic interferometric lithography for 100-nm--period gratings and grids”，H.H.Solak，Y.Ekinci，and P.″Photon-beam lithography reaches 12.5 nm half-pitch resolution″，A.Fernandez，H.T.Nguyen，J.A.Britten，et.al.“Use of interference lithography to pattern arrays of submicron resist structures for field emission flat panel displays，”和M.Campbell，D.N.Sharp，M.T.Harrison，et.al.″Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography″等等。

但是上述这些方法都存在一定的缺陷，上述方法一般都不能同时调制波前位相和振幅的方法，在进行实验时往往不能同时完成两项任务。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

相较于现有技术，本发明提供的基于干涉法的衍射光学元件设计方法，包括两输入面、一输出面和一分束镜，入射光经过分束镜，输出衍射，得到相位分布，根据衍射、相位和光强制作衍射光学元件。