[发明专利]一种基于空间部分相干光的衍射光学元件的设计方法

说明书

本发明提供一种衍射光学元件的设计方法和装置，其中，所述方法包括：S1，叠加待衍射图像在预设距离处的图像光场复振幅和部分相干光源的部分相干光场，获取干涉复振幅；S2，将所述部分相干光场的光强度代入所述干涉复振幅的相位中，获取衍射复振幅；S3，将所述衍射复振幅的相位作为透射率设计所述衍射光学元件。本发明提供的一种衍射光学元件的设计方法和装置，将部分相干光相干部分可编码和调制、非相干部分可平均散斑的特点应用于衍射光学元件设计领域，在实现波前调制的同时减弱光场振幅随机相涨相消的现象，抑制了散斑，增强了图像质量。

技术领域

本发明涉及衍射光学技术领域，尤其涉及一种衍射光学元件的设计方法和装置。

背景技术

衍射光学元件是一种新型的具有重要应用前景的光学元件，其设计基于光学衍射理论，并通过计算机设计相息图，采用微电子加工技术制作，最终使其能够同时实现几种光学功能。

传统衍射光学元件的设计方法都是以相干光为前提，在光学调制过程中，会出现随机相长相消的情况，进而导致在调制结果中出现散斑，影响成像质量。针对这个问题，通常可以采取迭代算法、时间复用、相干记录非相干再现、以及像素分离法等来平均复振幅随机的相干叠加，在保证调制结果准确的同时减弱散斑，对成像质量的改善起到了一定推动作用。

但是上述方法中，针对相干光设计衍射光学元件、仅在调制过程中降低相干性消除散斑的方法并不是理想的解决方案，往往设计与实际使用中存在偏差。所以考虑光源相干性的设计方法对衍射光学元件的实际使用是很必要的。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的相干光随机长消影响成像质量的问题，提供了一种衍射光学元件的设计方法和装置。

一方面，本发明提出一种衍射光学元件的设计方法，包括：S1，叠加待衍射图像在预设距离处的图像光场复振幅和部分相干光源的部分相干光场，获取干涉复振幅；S2，将所述部分相干光场的光强度代入所述干涉复振幅的相位中，获取衍射复振幅；S3，将所述衍射复振幅的相位作为透射率设计所述衍射光学元件。

优选地，还包括：S0，应用点源法计算待衍射图像预设距离处的图像光场复振幅；对部分相干光源进行傅里叶变换，获取部分相干光场。

优选地，所述步骤S0前还包括：在待衍射图像中加入随机相位。

优选地，所述点源法计算中应用的参考光为相干光。

优选地，所述部分相干光源为高斯光源。

另一方面，本发明提出一种衍射光学元件的设计装置，包括：干涉复振幅获取单元，用于叠加待衍射图像在预设距离处的图像光场复振幅和部分相干光源的部分相干光场，获取干涉复振幅；衍射复振幅获取单元，用于将所述部分相干光场的光强度代入所述干涉复振幅的相位中，获取衍射复振幅；实现单元，用于将所述衍射复振幅的相位作为透射率设计所述衍射光学元件；所述衍射复振幅获取单元分别与所述干涉复振幅获取单元和实现单元电连接。

优选地，还包括图像复振幅获取单元和部分相关光场获取单元，所述图像复振幅获取单元和部分相关光场获取单元分别与所述干涉复振幅获取单元电连接；所述图像复振幅获取单元用于应用点源法计算待衍射图像预设距离处的图像光场复振幅；所述部分相关光场获取单元用于对部分相干光源进行傅里叶变换，获取部分相干光场。

优选地，还包括图像预处理单元，所述图像预处理单元与所述图像复振幅获取单元电连接；用于在待衍射图像中加入随机相位。

再一方面，本发明提出一种衍射光学元件的设计设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如前所述的方法。