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

技术特征：
1.一种衍射光学元件的制备方法，其特征在于，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。2.一种母版衍射图案的设计方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的母版衍射图案的设计方法，其特征在于，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i
m
的差值i
c
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i
r
和修正输入相位φ
r
；对所述修正输入相位φ
r
二值化，得到循环输入光强i
n
和循环输入相位φ
n
；将循环输入光强i
n
和循环输入相位φ
n
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i
m
的差值i
c
；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，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。4.根据权利要求2或3所述的母版衍射图案的设计方法，其特征在于，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i
m
，得到各坐标点位的光强分布方案。5.根据权利要求4所述的母版衍射图案的设计方法，其特征在于，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i
m
，得到各坐标点位的光强分布方案包括：调整所述目标光强i
m
＝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。6.一种衍射光学元件，采用权利要求1所述衍射光学元件的制备方法制备，其特征在于，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。7.根据权利要求6所述的衍射光学元件，其特征在于，所述一维光栅结构层的表面图案为条状周期光栅图案。8.根据权利要求6或7所述的衍射光学元件，其特征在于，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。9.根据权利要求8所述的衍射光学元件，其特征在于，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。10.根据权利要求6所述的衍射光学元件，其特征在于，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。

技术总结
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。保持二维点阵有较好的分束均匀性。保持二维点阵有较好的分束均匀性。


技术研发人员：王灵一 伍未名 刘风雷
受保护的技术使用者：浙江水晶光电科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/4