衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法与流程

1.本技术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：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.本技术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。
5.本技术实施例的一方面，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。
6.本技术实施例的另一方面，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im的差值ic；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im的差值ic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。
7.可选地，所述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
之后，所述方法还包括：当输出光强i
t
与目标光强im的差值ic大于等于光强预设值，将公式傅里叶变换，得到修正输入光强ir和修正输入相位φr；对所述修正输入相位φr二值化，得到循环输入光强in和循环输入相位φn；将循环输入光强in和循环输入相位φn代入公式傅里叶变换，得到输出光强i
t
和输出二值化相位φ
t
；其
中，i为系数计算输出光强i
t
与目标光强im的差值ic；当输出光强i
t
与目标光强im的差值ic小于光强预设值，将公式傅里叶变换，得到目标输入光强i
0m
和目标输入相位φ
0m
；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。
8.可选地，所述根据公式计算每个坐标点的二值化相位φ
t0
，得到预设衍射图案之后，所述方法还包括：对比所述预设衍射图案的各坐标点位的光强分布和目标衍射图案对应的各坐标点位的光强分布；当所述预设衍射图案的坐标点位的光强分布超出所述目标衍射图案对应坐标点位的光强分布阈值时，矫正所述目标光强im，得到各坐标点位的光强分布方案。
9.可选地，所述当所述预设衍射图案的坐标点位的光强分布超出所述目标衍射图案对应坐标点位的光强分布阈值时，矫正所述目标光强im，得到各坐标点位的光强分布方案包括：调整所述目标光强im＝i0×
1/cos(θ)，θ为目标点阵中各点方向与光束传播方向的夹角。
10.本技术实施例的又一方面，提供了一种衍射光学元件，包括：透明基底，所述透明基底上依次形成有第一光栅结构层和第二光栅结构层，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，入射所述透明基底的光束经所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层后，出射预设的阵列衍射光斑。
11.可选地，所述一维光栅结构层的表面图案为条状周期光栅图案。
12.可选地，所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层之间形成有填充层。
13.可选地，所述透明基底和所述第一光栅结构层之间镀设有光学膜，和/或，所述透明基底远离所述第一光栅结构层的一侧镀设有光学膜。
14.可选地，所述第一光栅结构层和所述填充层之间、所述第二光栅结构层分别和所述填充层之间具有折射率差，且所述折射率差≥0.2。
15.本技术实施例提供的衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法，在透明基底上依次形成第一光栅结构层和第二光栅结构层，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，另一层为一维光栅结构层或二维光栅结构层，一维光栅结构层上形成条纹光栅图案，二维光栅结构层上形成复杂图案，上述图案均可通过算法得到；第一光栅结构层产生对应的点阵图案，第二光栅结构层产生对应的点阵图案，将第一光栅结构层和第二光栅结构层结合在透明基底上时，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，接收屏上能接收到预设的阵列衍射光斑。相当于将形成的预设的阵列点阵拆解为两个简单的点阵，这两个简单的点阵能分别通过第一光栅结构层和第二光栅结构层得到。采用双层光栅结构层后，由于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的难度，可通过衍射光学元件，获得高性能光束分束，从而保持二维点阵也有较好的分束均匀性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看
作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1是本实施例提供的衍射光学元件结构示意图；
18.图2是本实施例提供的衍射光学元件的光路图之一；
19.图3是预设点阵拆解过程图；
20.图4是图3对应的衍射微纳结构图案示意图；
21.图5是本实施例提供的衍射光学元件的制备方法流程图；
22.图6是本实施例提供的母版衍射图案的设计方法流程图；
23.图7是本实施例提供的衍射光学元件的光路图之二；
24.图8是示例3*5doe的衍射图案及其对应的点阵图；
25.图9是图8中衍射图案的三维图；
26.图10是本实施例提供的衍射光学元件结构第一光栅结构层和第二光栅结构层示意图之一；
27.图11是图10对应的点阵图；
28.图12是本实施例提供的衍射光学元件结构第一光栅结构层和第二光栅结构层示意图之二；
29.图13是图12对应的点阵图；
30.图14是本实施例提供的衍射光学元件结构第一光栅结构层和第二光栅结构层示意图之三；
31.图15是图14对应的点阵图。
32.图标：100-衍射光学元件；101-透明基底；110-第一光栅结构层；120-第二光栅结构层；130-填充层；200-接收屏。
具体实施方式
33.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.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，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。
37.均匀性要求的来源还是在产品端，当其应用在三维探测当中，为了提高深度信息
的点云处理效率，要求每一个投射到接收屏上的光斑，其光强要尽量保持一致。过低的均匀程度，会对接收端分析点云过程中的效率以及精确度产生影响，光强过低的话甚至无法对目标光斑做出有效的识别。
38.在大角度(横纵视场角平均大于60
°
)下实现过多的分束衍射光(衍射级次的数目大于60)，现有采用单层结构的doe较难实现，单层结构的doe器件的设计以及制造对于微纳结构的精密程度的要求过高，导致难以实现较好的均匀性(小于20％)。根据行业的经验，在量产形式下的光刻机加工方案下得到的doe，其均匀性都普遍不够理想。
39.为解决上述问题，本技术实施例提供一种衍射光学元件100，出射预设的阵列衍射光斑，能够提高接收屏200上接收的衍射光斑的均匀性，同时能降低制备难度，同时还适用于矫正设计，让实际打到光屏幕上的光斑能够达到较好的均匀程度。
40.具体地，请参照图1，本技术实施例提供一种衍射光学元件100，包括：透明基底101，透明基底101上依次形成有第一光栅结构层110和第二光栅结构层120，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的至少一层为一维光栅结构层，入射透明基底101的光束经第一光栅结构层110和第二光栅结构层120后，出射预设的阵列衍射光斑。
41.透明基底101的材料可以是玻璃、蓝宝石玻璃、树脂或者塑料，透明基底101上依次形成第一光栅结构层110和第二光栅结构层120，换言之，透明基底101上形成两层光栅结构层，使入射透明基底101的光束经第一光栅结构层110和第二光栅结构层120后，能够出射预设阵列衍射光斑，以使接收屏200上接收的光斑均匀性较好。
42.并且，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中至少有一层为一维光栅结构层，另一层可为一维光栅结构层，也可为二维光栅结构层。其中，一维光栅结构层的表面图案为条状周期光栅图案，二维光栅结构层为复杂图案，可由母版衍射图案的设计方法算得，具体计算过程下述说明。
43.第一光栅结构层110和第二光栅结构层120，材料本身厚度在10微米量级，其中有效的部分是其顶部的三维微纳结构，准确地说是作为上、下两层有折射率差的界面结构，厚度为微米量级。第一光栅结构层110和第二光栅结构层120之间形成有填充层130，图1中第二光栅结构层120与上方的空气形成结构界面，第一光栅结构层110与填充层130材料形成结构界面。光栅结构层的三维维纳结构，可采用二至八阶的多层台阶结构，也可以是灰度结构，具体的图案由入射光源的波长、目标点阵、视场角等一系列规格下优化设计得到的。
44.光栅结构层和填充层130的材料具有一定折射率差，第一光栅结构层110和填充层130之间具有折射率差，第二光栅结构层120和填充层130之间具有折射率差，折射率差≥0.2，可以是组成光栅结构层的材料具有相对较高折射率，组成填充层130的材料具有相对较低折射率；也可以是组成光栅结构层的材料具有相对较低折射率，组成填充层130的材料具有相对较高折射率。
45.此外，透明基底101和第一光栅结构层110之间镀设有光学膜，和/或，透明基底101远离第一光栅结构层110的一侧设置有光学膜。
46.透明基底101背离光栅结构层的表面可以设立光学元件或镀光学膜来扩展衍射光学元件100的光学性能，如镀抗反膜、耐磨层、ito层进行保护等；此外，透明基底101光栅结构层的一侧也可以通过镀膜的方法来扩展衍射光学元件100的光学性能，或者透明基底101两侧同时镀光学膜，效果成倍呈现。
47.模组光源经过准直后入射本技术实施例提供的衍射光学元件100，其中衍射光学元件100的两个光栅结构层对入射光分束，最后形成预设阵列的衍射光，在接收屏200上形成预设阵列衍射光斑。示例地，如图2所示呈现为一片分布均匀的光斑，其中模组光源可为vcsel光源、eel光源、光纤激光的光源等等。下述为了直观描述分束特性，光源采用点光源的例子进行说明。
48.本技术实施例提供的衍射光学元件100，能够优化高难规则点阵，衍射光学元件100通过双层光栅结构层形成的周期性图案以产生光学点阵，恰当的将一个高难doe多点阵需求，拆解成为双层光栅结构层的点阵方案来处理，能够降低工艺的难度，提高最后成品的良率。而在拆解过程中，其中一层光栅结构层为一维光栅结构层，具体地，一维光栅结构层的表面图案为条状周期光栅图案，产生的衍射级呈现一维直线排布，与另一层光栅结构层相结合形成最后的预设阵列衍射光斑，即阵列式的点阵光斑。如图3所示，等号左侧的阵列式的点阵光斑可拆解为等号右侧的两个点阵方案，图3中拆解的两个点阵方案分别对应图4中的两层光栅结构层形成的预设图案，两层光栅结构层即第一光栅结构层110和第二光栅结构层120分别产生两个点阵方案，光束经透明基底101依次经第一光栅结构层110和第二光栅结构层120后，即可形成图3中最左侧的阵列式的点阵光斑。
49.本技术示出三种点阵方案拆解，在第一种可实现的方式中，衍射光学元件100的两层光栅结构层各自产生的点阵都能连成直线排布，且所在的直线相互垂直。其中一个光栅结构层产生的点阵数为nx1*ny1，另一个光栅结构层产生的点阵数为nx2*ny2。其中一个光栅结构层必须是条状的周期光栅为主(可由母版衍射图案的设计方法算得)，光入射后形成nx1或者ny1为1的一维对称点阵，零级在对称中心。另一个光栅结构层可以是复杂的二维光栅结构层(可由母版衍射图案的设计方法算得的复杂形貌)，产生形成不对称的一维点阵，直线方向与前者垂直，其点阵的零级不在对称中心。
50.在第二种可实现的方式中，两层光栅结构层各自产生的一维点阵都能连成直线排布，两层光栅结构层产生的点阵所在的直线相互呈任意角度并不垂直。设其中一个点阵数为nx1*ny1，另一个点阵数为nx2*ny2。其中一个光栅结构层是条状光栅结构层，光束照射后产生的点阵都为一维对称点阵，nx1或者ny1为1，要求零级在对称中心。另一个光栅结构层可以是条状光栅，产生一维对称点阵，也可以是通过母版衍射图案的设计方法得到的复杂形貌，形成非对称的一维点阵零级不在对称中心，nx1或者ny1为1，该一维光栅点阵连成的直线与前者呈一定夹角。
51.在第三种可实现的方式中，其中一个光栅结构层为条状光栅产生一维对称点阵，另一个光栅结构层由母版衍射图案的设计方法算出产生二维对称点阵。其中一个光栅结构层(一维条状光栅)产生点阵数为nx1*ny1，其中要求，nx1、ny1中一个为1，两者都为奇数；另一个光栅结构层(由母版衍射图案的设计方法算得的复杂图像)产生的点阵数为nx2*ny2二维点阵结构，若是一个方向可为奇数，那么该方向上点阵对称且零级在对称中心，若是为偶数，那么点阵不对称零级不在对称中心。
52.两个光栅结构层分别对应的点阵中，横排、纵列的数目必有一个为1，例如，在上述三种可实现的方式中，其中一个光栅结构层产生的点阵数为nx1*ny1，nx1或者ny1为1。再以图11为示例，图11中拆解的一个点阵分别为一横排、两纵列，另一个点阵为五横排、一纵列，图11中的两个点阵均符合上述横排、纵列的数目必有一个为1；图13中拆解的一个点阵为一
横排、三纵列，另一个点阵为五横排、一纵列，图13中两个点阵均符合上述横排、纵列的数目必有一个为1；图15中的一个点阵为一横排、三纵列，一个点阵为五横排、三纵列，因此图15中第一个点阵符合上述横排、纵列的数目必有一个为1，因此两个点阵中，只要有一个点阵的排布符合横排、纵列的数目必有一个为1即可。
53.上述三种可实现的方式中，不同的doe周期形貌特征可以实现不同的光学点阵排布。有的doe是周期光栅形貌产生的都是对称性的一维光学点阵，也有的doe周期形貌奇形怪状，却能够产生非对称的光学点阵排布。这里对称性是指doe周期形貌的光学零级衍射级的位置，是否刚好将其一维点阵对称分割，对称分割则代表对称性，非对称分割代表不对称。
54.其中doe的图形轮廓的周期大约都在波长数倍，其特征尺寸甚至达到了几百纳米的程度。在设计doe的过程当中本施例采用gs(gerchberg-saxton algorithm)相位恢复算法，来完成优化设计过程。除此之外各类启发元优化算法比如粒子群优化算法(pso)，遗传算法(ga)等算法并且结合电磁波计算理论(角谱定理等)也可以用来设计doe。
55.由上述可知，对于作为目标图案的高难doe多点阵图案来说，首先将其拆解为两个点阵方案，而两个点阵方案各自有对应的光栅结构层图案，通过本技术实施例提供的衍射光学元件的制备方法，以及母版衍射图案的设计方法，能够根据两个点阵方案得到具有双层光栅结构层的衍射光学元件，双层光栅结构层的两层光栅结构层分别对应两个点阵方案，光束经衍射光学元件后，依次通过两层光栅结构层，最终得到两个点阵方案合并后的高难doe多点阵图案，即目标图案。
56.需要强调的是，本技术关于点阵方案拆解并不限于上述三种可实现的方式，除上述拆解方式外，当然也可根据具体需要将一个高难doe多点阵拆解为其他两个合适的点阵方案，拆解后的两个点阵方案有对应的光栅结构层的表面图案，最终光束经双层光栅结构层后，形成预设阵列的衍射光，得到高难doe多点阵图案。因此，无论如何拆解，只要能降低工艺的难度，提高最后成品的良率，通过拆解后两个点阵方案对应的双层光栅结构层后，能得到预设的高难doe多点阵图案皆可，本技术对具体的拆解方案并不做具体限定。并且，因为预设的高难doe多点阵图案为唯一目标，因此即使拆解为不同的点阵方案，通过与不同点阵对应的双层光栅结构层，最终得到的预设的高难doe多点阵图案是唯一的。
57.另一方面，请参照图5，本技术实施例提供一种衍射光学元件100的制备方法，包括：
58.s100：提供一透明基底101。
59.s110：在透明基底101的一侧表面通过第一母版形成第一光栅结构层110。
60.先在透明基底101上通过第一母版压印第一光栅结构层110，然后在第一光栅结构层110上覆盖填充层130旋涂填平。
61.s120：在形成有第一光栅结构层110的透明基底101上通过第二母版形成第二光栅结构层120。
62.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110和第二光栅结构层120中的至少一层为一维光栅结构层。
63.用紫外灯固化胶水，在填充层130上面，压印第二光栅结构层120。
64.需要说明的是，通过第一母版形成第一光栅结构层110、通过第二母版形成第二光
栅结构层120时，第一母版上的第一预设衍射图案和第一光栅结构层110的图案对应，但不一定一致，取决于采用正形光刻胶还是负形光刻胶，第二母版同理。
65.母版可以采用duv设备光刻再刻蚀，或直接用激光直写的方法制备。在母版制备完成后，采用纳米压印的方法将母版压在透明基底101材料上面，分两次在透明基底101上进行纳米压印制备衍射光学元件100，即先在透明基底101上通过第一母版压印第一光栅结构层110，然后涂覆填充层130，再通过第二母版压印第二光栅结构层120。在压印过程中均可以通过增加标记的方法提高对位精度，这种结构的对位误差取决于wafer之间的对位夹角精度，其位置误差的要求远小于传统方法中元器件之间的对位误差，因此可以提高衍射光学元件100整体的光学性能。
66.由此可见，如何在透明基底101上形成第一光栅结构层110和第二光栅结构层120主要取决于母版如何设计，母版上的预设衍射图案决定了光栅结构层的图案，以产生预设点阵光斑。
67.因此，请参照图6，本技术实施例还提供一种母版衍射图案的设计方法，包括：
68.s200：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
69.本技术施例中将衍射光学元件100设计为二阶结构，台阶的高度由光源波长以及材料折射率决定，二阶的俯视结构由gs算法实现。该算法对一维光栅结构层和二维光栅结构层都适用。由于各处有台阶有变化折射率不同，致使光源经过doe后相位产生变化，此处相位的变化满足薄元件近似，等同于结构的变化产生π的相位，其中λ是光源的波长，n1，n2分别是doe上下介质的折射率，因此高度h满足如下等式：
[0070][0071]
将首先根据屏幕上点阵的fov以及波长，满足如下等式来确定doe的周期px，py长宽：
[0072][0073]
式中fov_h,v代表了点阵的横向，纵向的视场角，n
h,v
代表了横向，纵向的点数。确定doe的周期px，py长宽后，再采用gs算法优化doe结构，算法优化的逻辑图以及光路图如图7～图9所示。
[0074]
其中，一开始设置光源为均一光源i0＝1，输入相位φt为0～π之间随机相位分布，目标的点阵光强分布im均为1，其余为0。
[0075]
s210：计算输出光强i
t
与目标光强im的差值ic。
[0076]
第一母版和第二母版分别对应两个拆解后的点阵图案，当设计第一母版时，则目标光强im为与第一母版对应的点阵图案的光强，当设计第二母版时，则目标光强im为与第二母版对应的点阵图案的光强。
[0077]
s220：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
。
[0078]
光束的传播在数学模型上可以简化为傅里叶变换，因此优化中使用fft与ifft来
仿真传播过程。
[0079]
s230：当输出光强i
t
与目标光强im的差值ic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。
[0080]
s240：当输出光强i
t
与目标光强im的差值ic大于等于光强预设值，将公式傅里叶变换，得到修正输入光强ir和修正输入相位φr。
[0081]
s241：对修正输入相位φr二值化，得到循环输入光强in和循环输入相位φn。
[0082]
返回至s200，将循环输入光强in和循环输入相位φn代入公式傅里叶变换，得到输出光强i
t
和输出二值化相位φ
t
；其中，i为系数
[0083]
计算输出光强i
t
与目标光强im的差值ic，直至当输出光强i
t
与目标光强im的差值ic小于光强预设值，将公式傅里叶变换，得到目标输入光强i
0m
和目标输入相位φ
0m
。
[0084]
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。
[0085]
通过不断的修改光强以及相位分布进行迭代，致使最后满足预设的光强目标。因此得到doe的二阶分布结构φ
doe
，以及对应的点阵各点的光强数值i
0m
，由各坐标点的相位即可得到点阵对应的预设衍射图案，采用duv设备光刻，再刻蚀或激光直写的方法将预设衍射图案制备在母版上，通过母版在透明基底101上形成对应的光栅结构层，得到衍射光学元件100。第一母版形成第一光栅结构层110，第二母版形成第二光栅结构层120。
[0086]
另外，光源经过doe投射在接收屏200上时，由于有些衍射级次的传播倾斜角度过大，使得整体的点阵排布的位置产生了枕形畸变，此外光强也会产生变化，边缘相对中心变弱。因此，设计点阵方案的同时也需要预先对这类枕型畸变进行光强补偿矫正(通过优化算法对栅条宽度进行调节，或者复杂图像的边缘进行变化调节)，致使在接收屏200上各个衍射级的光强均匀分布如下表所示，示出的是3*5的点阵设计，以及点阵在接收屏200上的产生畸变后点阵光强分布，由下表可见，对于点阵来说，当设计光强为1时，由于畸变，接收屏200接收到的光强有可能减小，因此需要矫正。
[0087][0088]
具体矫正过程为：对比预设衍射图案的各坐标点位的光强分布和目标衍射图案对应的各坐标点位的光强分布，当预设衍射图案的坐标点位的光强分布超出目标衍射图案对应坐标点位的光强分布阈值范围时，判断图案受畸变影响，光斑强度过强或者过弱行进光强矫正。矫正目标光强im，得到各坐标点位的光强分布方案，调整目标光强im＝i0×
1/cos(θ)，θ为目标点阵中各斑点点方向与光束传播方向的夹角。将调整后的目标光强im重新代入前述对应公式和步骤中，重新计算得到最终的母版的预设衍射图案。
[0089]
对于矫正本技术也提供三种实施例，在第一种实施例中，如图10和图11所示，doe的双结构一部分由对应着对称点阵的第二光栅结构层120一维横向光栅和另一部分第一光栅结构层110组成。第一光栅结构层110对应着非对称点阵的其他结构，也可以是对称点阵的垂直一维光栅。图10中黑色的代表凹陷被刻蚀掉的介质部分，白色代表的是未被刻蚀而保留的介质部分。
[0090]
那么第一种实施例,也需要先对点阵进行预矫正如下图所示，第一种实施例可适用矫正设计，使光斑强度均匀。下表为光强对应表，例如矫正后某预设坐标点光强为1.07，最终在接收屏200上形成的对应点光斑的光强为1，其他坐标点同理。
[0091][0092]
在第二种实施例中，如图12和图13所示，一维错位的点阵，可以是周期性的错位点阵，也可以是非周期的错位点阵。这里错位的周期性是指代着横向或者纵向由重复的错位单元组成。在第二种实施例点阵中第一光栅结构层110用斜向光栅，第二光栅结构层120为一维光栅，致使最后的点阵排布形成错位式的排布，图案中白色的代表结构凸出，黑色代表结构凹陷。其中加工中需要注意，两片doe的对位角度，要求精度较高(小于0.1
°
)，并且形成固定的夹角。
[0093][0094]
在第三种实施例中，如图14和图15所示，第一光栅结构层110为斜向二值光栅，第二光栅结构层120为二维二值图，通过两次分束实现二维错位点阵功能。图案中白色的代表结构凸出，黑色代表结构凹陷。同样这里图案台阶数量可为二至八阶，由设计规格的效率以及加工难易程度决定。其中加工中需要注意，两个结构的对位角度，要求精度较高(小于0.1
°
)，并且形成固定的夹角。其中斜向光栅的设计与b类中点阵的思路一致，二维光栅的设计同非对称点阵的设计思路相同。
[0095]
在图14的结构设计当中，由于第二光栅结构层120在横纵两个朝向上都具有点阵排布，在斜向光栅的设计当中需要考虑模型点阵两种的fov的匹配，致使单光源下点阵等距规则分布。
[0096]
综上，本技术实施例提供的衍射光学元件100及其制备方法，在透明基底101上依次形成第一光栅结构层110和第二光栅结构层120，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的至少一层为一维光栅结构层，另一层为一维光栅结构层或二维光栅结构层，一维光
栅结构层上形成条纹光栅图案，二维光栅结构层上形成复杂图案，上述图案均可通过算法得到；第一光栅结构层110产生对应的点阵图案，第二光栅结构层120产生对应的点阵图案，将第一光栅结构层110和第二光栅结构层120结合在透明基底101上时，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120各自产生的点阵结合，形成预设的阵列点阵，接收屏200上能接收到预设的阵列衍射光斑。相当于将形成的预设的阵列点阵拆解为两个简单的点阵，这两个简单的点阵能分别通过第一光栅结构层110和第二光栅结构层120得到。采用双层光栅结构层后，由于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100设计与加工的难度，可通过衍射光学元件100，获得高性能光束分束，从而保持二维点阵也有较好的分束均匀性。后续还可以再进行矫正设计，对应不同的镜头与感光器件的参数要求，设置对应的矫正因子，最大限度的提升均匀性。
[0097]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。