[发明专利]衍射光学元件及包含相同衍射光学元件的光学设备

说明书

本发明提供的衍射光学元件，所述衍射光学元件的光学表面由若干个连续的三维曲面单元组成，平行的相干光入射其光学表面产生多个衍射级次组成的衍射图案，扩大了衍射光学器件的角度。另外，本发明还提供了一种包含所述衍射光学元件的光学设备。

技术领域

本发明涉及一种光学器件，尤其涉及一种衍射光学元件及包含相同衍射光学元件的光学设备。

背景技术

衍射光学器件在光束整形、分束以及特殊光学图案产生方面被大量使用，可应用于结构光三维测量、激光雷达、光通讯以及舞台显示等领域。

目前的衍射光学器件的光学表面主要为台阶型，通过在光学平面上刻划不同离散台阶数的二维光栅，使离散的不同深度的二维光栅产生不同的相位调制，从而在远场产生衍射图案。

然而，这种台阶型的衍射器件因现有设计方法制约，几乎只能利用第一级衍射，而衍射图案的发散角由衍射结构的特征尺寸决定，因此若要采用台阶型衍射器件获得大角度衍射图案，就需要极小的特征尺寸，这不仅需要苛刻的器件加工条件，而且其中央零级衍射光强度对台阶加工深度和入射光波长的误差非常敏感，细微的深度误差或者波长偏移都会引入很强的中央零级衍射，导致器件应用受到很大限制。

发明内容

有鉴如此，有必要提供一种衍射光学元件，旨在解决现有技术中提供的台阶型衍射光学器件的应用限制。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:

一方面，本发明提供的衍射光学元件，所述衍射光学元件的光学表面由若干个连续的三维曲面单元组成。

在一些较佳实施例中，任意一个所述三维曲面单元的材料为光学塑料或光学玻璃。

在一些较佳实施例中，任意一个所述三维曲面单元包括三维凸形曲面、三维凹形曲面、三维波浪形曲面中的任意一种。

在一些较佳实施例中，任意一个所述三维凸形曲面的凸形高度相等。

在一些较佳实施例中，任意一个所述三维凹形曲面的凹形高度相等。

在一些较佳实施例中，任意一个所述三维凸形曲面的凸形高度与任意一个所述三维凹形曲面的凹形高度相等。

在一些较佳实施例中，任意一个所述三维波浪形曲面的波峰和波谷的高度相等。

在一些较佳实施例中，任意一个所述三维波浪形曲面的波峰和波谷的高度相等。

在一些较佳实施例中，所述衍射光学器件的光学表面在激光入射下，在远场产生多级次衍射形成的大角度的衍射图案，中央零级光斑能量与相邻级次相当。

另一方面，本发明还提了一种包含所述的衍射光学元件的光学设备。

本发明采用上述技术方案，能够实现下述有益效果：

本发明提供的衍射光学元件，所述衍射光学元件的光学表面由若干个连续的三维曲面单元组成，平行的相干光入射其光学表面产生多个衍射级次组成的衍射图案，扩大了衍射光学器件的角度。

本发明提供的衍射光学元件，平行的相干光入射其光学表面产生的衍射图案对三维连续面形的深度不敏感性，避免了台阶型衍射器件中深度误差导致的中央零级亮斑，使得其适用波段范围更广。

附图说明

图1为本实施例一提供的衍射光学元件的截面图。

图2为本实施例一提供的若干个连续的三维曲面单元的分布图。

图3为本实施例二提供的衍射光学元件的截面图。

图4为本实施例二提供的若干个连续的三维曲面单元的分布图。

图5为本实施例三提供的衍射光学元件的截面图。