激光分束器的制作方法

1.本实用新型涉及衍射光学技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种激光分束器。


背景技术：

2.衍射光学元件的一个重要应用是激光分束。分束元件把一束激光变换成多束光束(我们称之为子光束)。这些子光束可以规则排列，也可以非规则排列。分束元件也被称为阵列发生器，它们在英语中有多种说法，如beam splitters,fan
‑
out elements,spots array generators,multiple beam gratings等。
3.激光分束元件可应用于许多领域，如激光材料加工，光通信，光学图像处理，微电子，显微镜等。具体例子包括多孔同时加工、高速激光毛化、光纤耦合等。激光钻孔的具体应用包括包装工业中易撕裂的纸箱和金属膜，香烟水松纸，方便面筛孔，液体和气体排放管道，汽车安全气囊中金属片的预先弱化。
4.分束是一个容易描述，但往往难于实现的问题，尤其是如果你要求衍射效率高而非均匀度误差小的情况下。可以实现分束的方法很多，如透镜阵列，矩形孔径光栅，达曼光栅，最近有人提出的圆形达曼光栅，非周期结构的二台阶、多台阶或连续结构的衍射光学元件等。
5.当激光分束元件的输入激光为任意图案时，激光分束元件可将输入的图案克隆成多个功率密度分布、偏振状态等相同的多个图案。比如输入激光为单线条时，1
×
7的激光分束元件可将输入的单线条激光变成7条线，1
×
9的激光分束元件可将单线条变成9条线，1
×
11的激光分束元件可将单线条变成11条线，1
×
13的激光分束元件可将单线条变成13条线。目前，激光束已广泛用于三维测量。然而，目前市场上的激光分束元件还存在衍射效率较低，非均匀性误差较大等问题，在实际应用时可能导致器件发热过大、器件体积过大、测量误差增加等各种问题。
6.具体来说，三维形状的几何重建是人工智能和人工视觉的重要组成部分。将一条窄带光投射到一个三维形状的表面上，从另一个角度接受产生的畸变的照明线，就可以重建物体的三维形状。而一种更快、更通用的方法是投影由多条条纹或任意条纹组成的图案，因为这样可以同时获得多个样本。从不同的角度来看，多条条纹或任意条纹组成的图案会因为物体的表面形状而出现几何畸变。虽然结构光投影有许多其他的变体，但平行条纹的模式被广泛使用。条纹的位移使得精确检索物体表面上任何细节的三维坐标成为可能。
7.高衍射效率和低非均匀度误差的多线条结构光对各个应用场景是非常重要的。如果非均匀度误差过大，即条纹之间亮暗差异很大，光接收器接受到的亮条纹信号可能过饱和，从而会增大光接收器感知的位置误差，更严重的是，光接收器可能接受不到的暗条纹的信号；如果衍射效率低，设备就需要使用更高功率的激光，这样会增大设备的成本、能耗和体积，对手持设备来说，还会缩短设备的待机时间。
8.因此，当前迫切需要具有高衍射效率且非均匀度误差小的激光分束解决方案。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种具有高衍射效率且非均匀度误差小的激光分束解决方案。
10.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种激光分束器，其特征在于，包括表面具有条带图案的衍射光学元件，所述条带图案由多个单周期图案循环排布组成，每个所述单周期图案包括交替排布的多个相位基准条带和多个相位调制条带；所述相位调制条带的输出光相对于所述相位基准条带的输出光的相位延迟为(k ρ)π，其中，k＝
±
1,
±
3,
±
5,......，ρ的取值区间为[0.12,0.25]和[
‑
0.25,
‑
0.12]。
[0011]
其中，所述激光分束器为1
×
7分束器，其中所述单周期图案中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的分界线的设计位置依次为：0、0.2265625a、0.6484375a、0.875a和a，其中a为所述单周期图案的宽度；其中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的实际宽度与设计宽度的偏差均在
±
1％以内，或者任意一个所述分界线的实际位置与设计位置的偏差在
±
0.004a以内。即，当分界线的实际位置与设计位置的偏差在上述范围内时，可以视为激光分束器的制造公差并涵盖在本技术的保护范围之内，下文中对此不再赘述。
[0012]
其中，所述激光分束器为1
×
7分束器，其中所述单周期图案中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的分界线的归一化设计位置依次为：
[0013]
0、0.2109375、0.6640625、0.875和1；
[0014]
0、0.21875、0.65625、0.875和1；
[0015]
0、0.2265625、0.6484375、0.875和1；
[0016]
0、0.234375、0.640625、0.875和1；
[0017]
0、0.203125、0.65625、0.859375和1；
[0018]
0、0.2109375、0.6484375、0.859375和1；
[0019]
0、0.21875、0.640625、0.859375和1；
[0020]
0、0.1953125、0.6484375、0.84375和1；
[0021]
0、0.203125、0.640625、0.84375和1；
[0022]
0、0.234375、0.359375、0.59375和1；
[0023]
0、0.21875、0.359375、0.578125和1；
[0024]
0、0.234375、0.34375、0.578125和1；
[0025]
0、0.203125、0.359375、0.5625和1；
[0026]
0、0.2109375、0.3515625、0.5625和1；
[0027]
0、0.21875、0.34375、0.5625和1；
[0028]
0、0.1953125、0.3515625、0.546875和1；
[0029]
0、0.203125、0.34375、0.546875和1；或者
[0030]
0、0.2109375、0.3359375、0.546875和1；
[0031]
其中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的实际宽度与设计宽度的偏差均在
±
1％以内，或者任意一个所述分界线的实际位置与设计位置的偏差在
±
0.004以内。
[0032]
其中，其中k＝1，ρ的取值范围是[
‑
0.222，
‑
0.209]。
[0033]
其中，所述激光分束器为1
×
9分束器，其中所述单周期图案中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的分界线的设计位置依次为：0、0.1953125a、0.265625a、0.453125a、
0.5234375a、0.71875a和a，其中a为所述单周期图案的宽度；其中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的实际宽度与设计宽度的偏差均在
±
1％以内，或者任意一个所述分界线的实际位置与设计位置的偏差在
±
0.004a以内。
[0034]
其中，所述激光分束器为1
×
9分束器，其中所述单周期图案中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的分界线的归一化设计位置依次为：
[0035]
0、0.1953125、0.28125、0.3203125、0.5546875、0.59375、0.6796875、0.875和1；
[0036]
0、0.1953125、0.2890625、0.328125、0.546875、0.5859375、0.6796875、0.875和1；
[0037]
0、0.171875、0.25、0.2890625、0.5703125、0.609375、0.6875、0.859375和1；
[0038]
0、0.1796875、0.2578125、0.296875、0.5625、0.6015625、0.6796875、0.859375和1；
[0039]
0、0.1796875、0.265625、0.3046875、0.5546875、0.59375、0.6796875、0.859375和1；
[0040]
0、0.0390625、0.1328125、0.328125、0.453125、0.6484375、0.7421875、0.78125和1；
[0041]
0、0.0390625、0.125、0.3203125、0.4453125、0.640625、0.7265625、0.765625和1；
[0042]
0、0.0390625、0.125、0.3046875、0.4453125、0.625、0.7109375、0.75和1；
[0043]
0、0.0390625、0.1171875、0.296875、0.4375、0.6171875、0.6953125、0.734375和1；
[0044]
0、0.0390625、0.1171875、0.2890625、0.4296875、0.6015625、0.6796875、0.71875和1；或者
[0045]
0、0.1953125、0.265625、0.453125、0.5234375、0.71875和1；
[0046]
其中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的实际宽度与设计宽度的偏差均在
±
1％以内，或者任意一个所述分界线的实际位置与设计位置的偏差在
±
0.004以内。
[0047]
其中，k＝1，ρ的取值区间为[
‑
0.164，
‑
0.158]。
[0048]
其中，所述激光分束器为1
×
13分束器，其中所述单周期图案中，所述相位基准条带和所述相位调制条带的分界线的设计位置依次为：0、0.1328125a、0.2265625a、0.3125a、0.359375a、0.4453125a、0.5390625a、0.671875a和a；其中a为所述单周期图案的宽度，k＝1，ρ的取值区间为[
‑
0.145，
‑
0.127]，所述相位基准条带和所述相位调制条带的实际宽度与设计宽度的偏差均在
±
1％以内，或者任意一个所述分界线的实际位置与设计位置的偏差在
±
0.004a以内。
[0049]
其中，所述衍射光学元件为透射式衍射光学元件，所述相位基准条带的深度d1为0；所述相位调制条带的深度d2为：
[0050][0051]
其中，λ为入射光波长，所述衍射光学元件采用同一种透光材料制造，n为所述透光材料的折射率。
[0052]
其中，所述衍射光学元件为透射式衍射光学元件，所述衍射光学元件采用第一透光材料和第二透光材料制造，所述相位基准条带的厚度和所述相位调制条带的厚度相等；其中所述第一透光材料的折射率n1和所述第二透光材料的折射率n2满足：
[0053][0054]
其中，λ为入射光波长，d为所述衍射光学元件的厚度。
[0055]
其中，所述衍射光学元件为反射式衍射光学元件，当相位基准条带的表面的深度为0时，相位调制条带的凹槽或凸台深度d3为：
[0056][0057]
其中，λ为入射光波长，当深度d3为正时，相位调制条带为条带状凹槽，当深度d3为负时，相位调制条带为条带状凸台。
[0058]
与现有技术相比，本技术具有下列至少一个技术效果：
[0059]
1.本技术可以提供具有高衍射效率、低非均匀度误差的1
×
n激光分束元件。
[0060]
2.本技术可以提供具有高衍射效率、低非均匀度误差的1
×
7激光分束元件。
[0061]
3.本技术可以提供具有高衍射效率、低非均匀度误差的1
×
9激光分束元件。
[0062]
4.本技术可以提供具有高衍射效率、低非均匀度误差的1
×
13激光分束元件。
附图说明
[0063]
图1示出了本技术的一个实施例中的衍射光学元件的条带图案的单周期图案；
[0064]
图2a示出了本技术一个实施例中的衍射光学元件的单周期图案的侧视示意图；
[0065]
图2b示出了本技术一个实施例中的衍射光学元件的连续排布的两个单周期图案的侧视示意图；
[0066]
图3a示出了本技术一个实施例中的单周期图案向右平移一定距离的侧视示意图；
[0067]
图3b示出了本技术一个实施例中的基于表1中的设计方案3的所有转折点整体向右平移0.0125后的单周期图案的俯视示意图；
[0068]
图4示出了1
×
7分束设计中衍射效率和非均匀度误差随ρ变化的示意图；
[0069]
图5示出了1
×
9分束设计中衍射效率和非均匀度误差随ρ变化的示意图；
[0070]
图6示出了1
×
13分束设计中衍射效率和非均匀度误差随ρ变化的示意图。
具体实施方式
[0071]
为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
[0072]
应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本技术的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。
[0073]
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
[0074]
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或
附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可以”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
[0075]
如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。
[0076]
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
[0077]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0078]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步地描述。
[0079]
根据本技术的一个实施例，提供了一种激光分束器，其包括一衍射光学元件，其具有周期性条带图案，所述条带图案的每个周期包括多个相位基准条带和多个相位调制条带，所述相位基准条带可以作为相位调制的基准，例如可以通过一定配置使得相位调制条带的输出光相对于所述相位基准条带的输出光的相位延迟为(k ρ)π。在一个例子中，可以通过为相位基准条带设置合适的厚度，使得该相位基准条带的输出光(例如出射光)的相位与入射光的相位完全一致，即此时相位基准条带可以视为未对入射光进行调制，因此也可以称为零相差条带。但需要注意，零相差条带仅是特例，实际上，相位基准条带的输出光的相位可以与入射光具有一恒定的相差。例如，所述相位基准条带可以被配置为使入射光相位延迟φ0后出射，所述相位调制条带使入射光相位延迟φ0 (k ρ)π后出射。其中相位延迟φ0可以被视为基准相位。对于透射式衍射光学元件，因为相位基准条带对应的透射式衍射光学元件的厚度为常数，所以φ0也为常数。当激光垂直入射时，透射式衍射光学元件相位基准条带使入射光相位延迟式中d为透射式衍射光学元件相位基准条带处元件的厚度，n为透射式衍射光学元件相位基准条带处材料的折射率，λ为入射光的波长。对于反射式衍射光学元件，由于存在半波损失，所以入射光在相位基准条带和相位调制条带反射时光波都会延迟或提前半个波长。
[0080]
进一步地，上述实施例中，k＝
±
1,
±
3,
±
5,......，ρ＝
±
0.12～0.25。即ρ的取值区间为[0.12,0.25]和[
‑
0.25,
‑
0.12]。当k取正整数时，ρ可以取正数，也可以取负数；同样，当k取负整数的，ρ也可以取正数或负数。不同的条带图案设计下，ρ的最佳取值不同，其最佳值取值可以通过标量或严格矢量衍射公式模拟获得。图1示出了本技术的一个实施例中的衍射光学元件的条带图案的单周期图案。其中(a)部分示出了俯视角度下的单周期图案，(b)部分示出了侧视角度下的单周期图案。如图1所示，本实施例中，所述相位基准条带和所述相位调制条带交替排布，并且在单个周期内所述相位基准条带与所述相位调制条带的分界线位置依次为：0、0.2265625a、0.6484375a、0.875a和a，其中a为所述条带图案的单个周期的宽度。其中，上述分界线所界定的首个区段，即0～0.2265625a区段为相位调制条带，即
图1的(a)部分中的白色区域。相应地，图1的(a)部分中的黑色区域对应于相位基准条带。通常来说，激光分束器的条带图案可以包括数十个、数百个甚至数千个周期。本实施例的衍射光学元件可以将线状激光(例如线结构光)进行1
×
7分束，即当入射光为单条的线状激光时，出射光为7条平行的线状激光。基于本实施例的单周期图案，发明人对衍射光学元件进行了实际测试，当ρ的取值为
‑
0.222～
‑
0.209时，所述衍射光学元件的非均匀度误差为6.1％，衍射效率为82％。可以看出，本实施例的激光分束器设计方案可以获得非常优异的衍射效率，同时还具有优异的非均匀度误差性能。
[0081]
进一步地，在本技术的其他一些实施例中，还给出多种其他单周期图案以实现1
×
7分束。表1示出了本技术中1
×
7分束的18个单周期图案设计方案。其中第一个实施例所给出的设计方案是表1中的设计3。表1中的转折点即所述相位基准条带与所述相位调制条带的分界线，表1中转折点项目所记录的数值为归一化数值，即表1中转折点项目所记录的数值是：假定单周期图案的宽度为1的情形下的转折点位置。类似地，两个转折点之间的最小宽度项目所记录的数值也是归一化数值，即假定单周期图案的宽度为1的情形下的两个转折点之间的最小宽度。进一步地，图4示出了1
×
7分束设计中衍射效率和非均匀度误差随ρ变化的示意图。从图4中可以看出，对于1
×
7分束的设计方案，当ρ的取值区间为[
‑
0.222，
‑
0.209]时，衍射光学元件具有较佳的衍射效率和非均匀度误差。
[0082]
表1
[0083]
[0084]
[0085][0086]
[0087]
进一步地，在本技术的一些实施例中，所述条带图案中的相位基准条带和相位调制条带可通过在衍射光学元件表面设置条带状凹槽的方式实现。图2a示出了本技术一个实施例中的衍射光学元件的单周期图案的侧视示意图。图2b示出了本技术一个实施例中的衍射光学元件的连续排布的两个单周期图案的侧视示意图。参考图2a和图2b，本实施例中，所述衍射光学元件的表面具有多个条带状凹槽，该凹槽对应于相位调制条带。而凹槽之间形成的条带状凸台区域则为相位基准条带。进步一地，在本实施例中，所述衍射光学元件的相位基准条带的深度d1为0；
[0088]
相位调制条带的深度d2为：
[0089][0090]
其中，λ为入射光波长，n为构成所述衍射光学元件的透光材料的折射率，k＝
±
1,
±
3,
±
5,......。本文中，衍射光学元件的条带的深度可以理解为对元件表面进行加工(例如光刻或刻蚀)而形成的凹槽的深度。当深度为负数时，可以将对应条带理解为凸台。
[0091]
当k＝1时，衍射光学元件可以具有较小厚度，因此材料成本较低，而此时如果ρ取负数，即ρ在区间[
‑
0.25,
‑
0.12]取值，则只需要在板状的透光材料表面刻蚀出深度较小的条带状凹槽，即可得到所需的实现激光分束功能的条带图案。由于刻蚀深度较小，上述设计思路具有工艺成本较低，生产效率较高等诸多优势。本实施例中，入射光入射透光的衍射光学元件，在经过衍射光学元件的调制后，从衍射光学元件的另一表面出射。也就是说，本实施例采用了透射式衍射光学元件。上述透射式衍射光学元件可以适用于表1中所列出的任一单周期图案设计方案。
[0092]
进一步地，在本技术的另一些实施例中，可以采用反射式衍射光学元件。该反射式衍射光学元件也可以具有多个条带状凹槽和位于凹槽之间的条带状凸台，从而形成光程差，进而实现所需相位调制。本实施例中，由于入射光束不会穿透衍射光学元件，因此衍射光学元件本身的厚度可以不做限制，而是通过调节衍射光学元件与入射光源之间的距离来实现所述的相位基准条带(该条带反射光与入射光无相差)。而对于相位调制条带，其与所述相位基准条带存在特定的厚度差，从而实现所需的相差。具体来说，当相位基准条带的表面(指反射面)为0时，相位调制条带的凹槽或凸台深度d3为：
[0093][0094]
其中，λ为入射光波长，k＝
±
1,
±
3,
±
5,......，ρ＝
±
0.12～0.25。
[0095]
当深度d3为正时，相位调制条带为条带状凹槽，当深度d3为负时，相位调制条带为条带状凸台。
[0096]
需注意，上述反射式衍射光学元件可以适用于表1中所列出的任一单周期图案设计方案。
[0097]
进一步地，在本技术的另一些实施例中，所述透射式衍射光学元件还可以采用不同折射率来实现相位调制。由于采用不同的折射率材料来实现相位基准条带和相位调制条带，因此透射式衍射光学元件可以无高度差。假设相位基准条带的透光材料的折射率为n1，相位调制条带的透光材料的折射率为n2，则：
[0098][0099]
其中，λ为入射光波长，d为构成所述衍射光学元件的厚度，k＝
±
1,
±
3,
±
5,......。
[0100]
需注意，上述反射式衍射光学元件可以适用于表1中所列出的任一单周期图案设计方案。
[0101]
上述实施例中的各个激光分束器均用于实现1
×
7分束，但本技术并不限于此，通过设计新的条带图案，还可以实现1
×
9分束、1
×
13分束等更多数目的分束。表2示出了本技术中1
×
9分束的11个单周期图案设计方案。其中，设计方案11为优选方案，ρ的优选取值区间为[
‑
0.164，
‑
0.158]。进一步地，图5示出了1
×
9分束设计中衍射效率和非均匀度误差随ρ变化的示意图。从图5中可以看出，对于1
×
9分束的设计方案，当ρ的取值区间为[
‑
0.164，
‑
0.158]时，衍射光学元件具有较佳的衍射效率和非均匀度误差。
[0102]
表2
[0103]
[0104]
[0105][0106]
表3示出了本技术中1
×
13分束的1个单周期图案设计方案。该设计方案中，ρ的优选取值区间为[
‑
0.145，
‑
0.127]。进一步地，图6示出了1
×
13分束设计中衍射效率和非均匀度误差随ρ变化的示意图。从图6中可以看出，对于1
×
13分束的设计方案，当ρ的取值区间为[
‑
0.145，
‑
0.127]时，衍射光学元件具有较佳的衍射效率和非均匀度误差。
[0107]
表3
[0108][0109]
表2和表3中的任意一种单周期图案均可与前述透射式或反射式衍射光学元件组合。透射式衍射光学元件可以是单一透光材料制作，通过设置不同厚度(也可以理解为凹槽深度)实现相位基准条带和相位调制条带；也可以是衍射光学元件的厚度相等(即不设置凹槽)，通过采用不同折射率的透光材料来实现相位基准条带和相位调制条带。具体的厚度设置或折射率设置方法可参考前文描述，此处不再赘述。
[0110]
需要注意，本技术中，衍射光学元件的条带图案可以基于半导体工艺制作，例如采用光刻或刻蚀工艺制作，其单周期图案的转折点实际位置相比设计位置的制造误差可以远小于1％。当制造误差小于1％时，分束器依然具有较高的衍射效率且非均匀度误差亦可控制在合理范围。以表2第11个设计所对应的1
×
9分束器为例，当第一个转折点(转折点0.1953125)的误差为
‑
1％(这里的
‑
1％是指该转折点所确定的条带的宽度的
‑
1％，下文中不再赘述)时，其衍射效率从77.7％增大到78.2％，其非均匀度误差从2.8％增大到7.5％(该非均匀度误差仍然小于10％，处于合理范围内)；当第一个转折点的误差为 1％时，其衍射效率从77.7％减小到77.2％，其非均匀度误差从2.8％增大到9.5％(该非均匀度误差仍然小于10％，处于合理范围内)。再例如，仍然以表2第11个设计所对应的1
×
9分束器为例，
当最后一个转折点(即转折点1)的误差为
‑
1％时，其衍射效率从77.7％减小到77.2％，其非均匀度误差从2.8％增大到7.7％；当最后一个转折点的误差为 1％时，其衍射效率从77.7％增大到78.1％，其非均匀度误差从2.8％增大到12.1％。总地来说，对于前述表1、表2和表3中的任一分束器单周期图案设计方案，当转折点位置(即相位基准条带和相位调制条带的分界线位置)的制造误差在
±
1％以内时，可以视为该实际产品满足该设计方案的基本要求。当然，当采用光刻或蚀刻等半导体工艺来制造衍射光学元件的条带图案时，其制造误差实际上可以远小于
±
1％，从而可以发挥对应设计方案的最佳性能。
[0111]
总的来说，前述表1、表2和表3中所给出的各个设计方案是理论上的理想设计方案，在实际制作的激光分束器中，允许其单周期图案存在一定的误差，但该误差应限制在一定范围内，优选地，激光分束器的制作误差应满足：1)使所述相位基准条带和所述相位调制条带的实际宽度与设计宽度的偏差均在
±
1％以内，或者2)任意一个所述分界线(即转折点)的实际位置与设计位置的偏差在
±
0.004a以内。其中a为单周期宽度，当以归一化数值表示各个转折点的位置时，取a＝1，即上述条件2)可以写为任意一个所述分界线(即转折点)的实际位置与设计位置的偏差在
±
0.004以内。所述设计宽度是由所述的分界线的设计位置所确定的所述相位基准条带或所述相位调制条带的宽度；所述实际宽度是实际制作出的激光分束器的所述相位基准条带或所述相位调制条带的宽度。上述条件1)和条件2)中，只要满足其中任意一项，即视为激光分束器的制作误差处于合理范围内，均涵盖在本技术的保护范围内。
[0112]
在表1、表2、表3所示出的多个设计方案中。对于1
×
7分束器，设计方案3为最佳，其非均匀度误差为6.1％，其衍射效率为82％。对于1
×
9，设计方案11为最佳方案，其非均匀度误差为2.8％，其衍射效率为77.7％。对于1
×
13分束器，采用表3的设计方案，其非均匀度误差为11％，其衍射效率为80％。
[0113]
需要注意，本技术中，表1、表2和表3中，对于同一设计方案，其转折点位置的描述方式并不一是唯一的。由于衍射光学元件的条带图案是周期性循环排布的，因此，单周期图案向右或向左平移，均不会影响该条带图案的实际性能。图3a示出了本技术一个实施例中的单周期图案向右平移一定距离的侧视示意图。参考图3a，单周期图案向右(或向左)平移，即单周期图案的所有转折点整体上向右(或向左)平移，不会对整个条带图案本身的结构造成影响，因此不会影响该条带图案的实际性能。例如，图3b示出了本技术一个实施例中的基于表1中的设计方案3的所有转折点整体向右平移0.0125后的单周期图案的俯视示意图。参考图3b，对于表1中的设计方案3，如果其起始点向右平移0.0125，最右边的部分黑色区域移到最左边，向右平移0.0125后，单周期图案的转折点可以表述为：0、0.0125、0.2390625、0.6609375、0.8875、1(已归一化，即假定单周期图案的宽度为1)。如果表1中的设计方案3的起始点向左平移0.6484375，则单周期图案的转折点可以表述为：0、0.2265625、0.3515625、0.578125、1(已归一化，即假定单周期图案的宽度为1)。上述向右或向左平移所得到的单周期图案的转折点组合仅仅是同一设计方案的变形的表述方式，它们实质上等同于表1、表2或表3中所记载的转折点组合。换句话说，表1、表2或表3中所记载的转折点组合所代表的设计方案，应视为涵盖上述表格所记录的转折点组合向左或向右平移而得到的各种变形的转折点组合。
[0114]
本技术中，表1、表2、表3中各个设计方案中的转折点位置数据是基于模拟退火算
法，利用计算机在大数据空间中进行搜索优化得出的。通常来说，产品的非均匀度误差对转折点的设计位置是十分敏感的，微小的偏差可能会导致非均匀度误差极剧增加，因此寻找到合适的转折点位置是1
×
n激光分束器的主要设计难点之一。本文中暂不对模拟退火算法及相应的转折点位置搜索和优化方法做更细节的描述。
[0115]
本技术中，单周期宽度a的取值会影响出射光的衍射角，表1、表2、表3中所记录的非均匀度误差是在激光分束器的现有应用中常见的衍射角范围内，所能达到的最佳数据。当单周期宽度a的取值发生改变时，衍射角相应改变，可能会导致非均匀度误差这方面的性能出现一定下滑，但总体上说，在衍射角一定的前提下，表1、表2、表3中所记录的各个设计方案是1
×
7、1
×
9或1
×
13激光分束器的优选方案，在优选方案下，可以同时获得优异衍射效率和较优异的非均匀度误差数据。
[0116]
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。