[发明专利]衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法

说明书

本申请提供一种衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法，涉及衍射光学技术领域，包括提供一透明基底；在透明基底的一侧表面通过第一母版形成第一光栅结构层；在形成有第一光栅结构层的透明基底上通过第二母版形成第二光栅结构层，其中，第一母版上的第一预设衍射图案和第二母版上的第二预设衍射图案不同，第一光栅结构层和第二光栅结构层中的至少一层为一维光栅结构层。第一光栅结构层和第二光栅结构层各自产生的点阵结合，形成预设的阵列点阵。采用双层光栅结构层后，分解后的点阵具备点阵少、形状规则等特征，大大降低了衍射光学元件设计与加工难度，获得高性能光束分束，保持二维点阵有较好的分束均匀性。

技术领域

本申请涉及衍射光学技术领域，具体涉及一种衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法。

背景技术

衍射光学元件(DOE)是一种光学分束器件，DOE产品涉及的光学指标参数包含整体的光束效率、零级衍射级的光强，以及各个衍射级光学强度的均匀性程度。其中均匀性程度是一项重要的设计指标，即各个衍射级光学强度的均匀性程度，其定义为各个衍射级中光强最高与最低差值与和值的比值，该指标数值越低，代表性能越好。

衍射光学元件将光源分束后照射在接收屏上，当分束的视场角过大且接收屏上有效的衍射级次过多时，按照常规的设计(即单层结构的DOE)来生产加工，该指标几乎很难达到可使用的标准。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法，通过在透明基底上形成第一光栅结构层和第二光栅结构层，以对光束分束，能够提高衍射级光学强度的均匀性。

本申请实施例的一方面，提供了一种衍射光学元件的制备方法，包括提供一透明基底；在所述透明基底的一侧表面通过第一母版形成第一光栅结构层；在形成有第一光栅结构层的所述透明基底上通过第二母版形成第二光栅结构层，其中，所述第一母版上的第一预设衍射图案和所述第二母版上的第二预设衍射图案不同，所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的至少一层为一维光栅结构层。

本申请实施例的另一方面，提供了一种母版衍射图案的设计方法，包括：将输入光强I₀和输入相位φ₀代入公式进行傅里叶变换，得到输出光强I_t和输出相位φ_t；其中，输入光强为1，输入相位在0～π之间随机取值，i为系数计算输出光强I_t与目标光强I_m的差值I_c；将公式傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I_0m和目标输入相位φ_0m；当输出光强I_t与目标光强I_m的差值I_c小于光强预设值，根据公式计算每个坐标点的二值化相位φ_t0，得到预设衍射图案。