[发明专利]用于抑制规则噪声的衍射光学元件设计方法

说明书

本申请公开一种用于抑制规则噪声的衍射光学元件设计方法，包括：a.确定衍射光学元件所要投射的具有特定图案的第一目标光场；b.在所述第一目标光场中加入背景噪声，得到第二目标光场；和c.根据所述第二目标光场设计得到所述衍射光学元件的相位分布。根据本发明，通过在衍射光学元件所要投射的具有特定图案的第一目标光场中添加背景噪声，根据包括第一目标光场和添加的背景噪声的第二目标光场设计衍射光学元件的相位分布，从而获得能够准确、清晰、对比度高地投射出特定图案的衍射光学元件。这样，在无需对衍射光学元件的设计理论和加工精度提出更高要求的情况下，能够消除现有技术中设计投射特定图案的衍射光学元件时特定图案中出现的规则噪声，实现了设计目的。

技术领域

本发明总体上涉及精密光学领域，更具体地，涉及一种衍射光学元件设计方法。

背景技术

衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，简称DOE)可以用于激光光束整形，例如均匀化、准直、聚焦及形成特定图案等。

在设计形成特定图案的衍射光学元件时，通常要求通过衍射光学元件形成的特定图案清晰、对比度高及视场角准确。然而，无论是利用光传播的标量设计理论还是矢量设计理论都无法完全模拟现实情况下光波的传播方式。此外，由于加工技术的限制使得实际加工生产的衍射光学元件与理论设计的结果之间也总是存在偏差。因此，在实际的设计和加工过程中，通过设计的衍射光学元件获得的特定图案中，经常会出现一些与特定图案相关的非均匀的规则噪声。这些规则噪声具有一定的强度，影响特定图案的显示，并且通过现有设计方法或提高加工精度很难去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种衍射光学元件的设计方法，其能够消除通过设计的衍射光学元件获得的特定图案中的规则噪声，得到图案清晰、对比度高且视场角准确的特定图案，从而克服现有技术中的不足。

根据本发明的一方面，提供一种用于抑制规则噪声的衍射光学元件设计方法，包括：

a.确定衍射光学元件所要投射的具有第一特定图案的第一目标光场；

b.在所述第一目标光场中加入背景噪声，由此得到具有由第一目标光场的第一特定图案和背景噪声构成的第二特定图案的第二目标光场；和

c.根据所述第二目标光场设计得到所述衍射光学元件的相位分布，

其中，添加所述背景噪声用于在使用具有所述相位分布的所述衍射光学元件投射时，显示具有第一特定图案的第一目标光场，从而抑制所述衍射光学元件所投射的图案中包含的具有一定强度且与第一特定图案相关联的规则噪声。

优选地，所述方法还包括：

d.基于设计得到的所述衍射光学元件的相位分布进行仿真得到仿真光场，对所述仿真光场的效果进行评估，根据评估结果调整所述背景噪声；和

e.重复步骤b-d，直到所述仿真光场的效果达到设计要求。

优选地，所述步骤d中，根据评估结果调整所述背景噪声，包括调整所述背景噪声的强度和所述背景噪声的分布面积中的至少一项。

优选地，步骤d包括：如果所述仿真光场与所述第一目标光场相比较存在所述背景噪声之外的与所述第一目标光场相关联的规则噪声，则增大所述背景噪声的强度和所述背景噪声的分布面积中的至少一项。

优选地，步骤d包括：如果所述仿真光场与所述第一目标光场相比较不存在所述背景噪声之外的与所述第一目标光场相关联的规则噪声，但是所述仿真光场的效率小于设计要求则减小所述背景噪声的强度和所述背景噪声的分布面积中的至少一项。

优选地，所述背景噪声分布在所述第一目标光场的全局中。

优选地，所述背景噪声分布在所述第一目标光场的局部连续区域中，且所述局部连续区域覆盖所述第一特定图案。