一種衍射光學(xué)元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)光學(xué)元件技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種衍射光學(xué)元件。
【背景技術(shù)】
[0002]衍射光學(xué)元件可應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如用于人機(jī)交互、手勢(shì)識(shí)別、機(jī)器人視覺(jué)的結(jié)構(gòu)光、激光材料加工(如多孔同時(shí)加工、高速激光毛化)、光通信、光學(xué)圖像處理、微電子、顯微鏡、光纖耦合等。
[0003]衍射光學(xué)元件用于對(duì)激光分束時(shí)，可以將一束激光變換成多束光束(通常稱之為子光束)，這時(shí)的衍射光學(xué)元件通常被稱為衍射分束元件、陣列發(fā)生器、分束光柵，或簡(jiǎn)稱為光柵、分束元件等。
[0004]美國(guó)專利號(hào)為US2013120841 的專利公開了一種 Optical pattern projector,該專利中的光學(xué)裝置包括兩片依次放置的衍射光學(xué)元件，衍射光學(xué)元件對(duì)入射光束進(jìn)行衍射，其中一片衍射光學(xué)元件將入射光束分成至少3x3的輸出矩陣子光束。
[0005]理論上，采用上述常規(guī)的設(shè)計(jì)方法可以得到9束功率和預(yù)期功率相當(dāng)一致的輸出光束。實(shí)際上，當(dāng)采用高精度設(shè)備制造衍射光學(xué)元件時(shí)，制造誤差較小，得到的衍射光學(xué)元件對(duì)激光進(jìn)行分束，輸出的子光束功率和預(yù)期功率可以達(dá)到基本一致。但當(dāng)制造設(shè)備精度較低，即衍射光學(xué)元件微細(xì)結(jié)構(gòu)的尺寸小于制造機(jī)器的分辨率時(shí)，制造誤差較大，得到的衍射光學(xué)元件對(duì)光進(jìn)行分束時(shí)，子光束功率和預(yù)期功率不一致，最常見的誤差是在輸出的矩陣子光束中，沿一個(gè)對(duì)角線的2束光的功率大于沿另一個(gè)對(duì)角線的2束光的功率(如圖1所示)，這種結(jié)果非常影響衍射光學(xué)元件的使用。
[0006]由于高精度設(shè)備價(jià)格昂貴，不能得到普遍應(yīng)用，大多數(shù)衍射光學(xué)元件生產(chǎn)廠家采用的仍是較低精度的制造設(shè)備，因此，其生產(chǎn)的衍射光學(xué)元件都存在上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠用較低精度設(shè)備制造生產(chǎn)，通過(guò)不同相位分布的組合，實(shí)現(xiàn)輸出的子光束功率和預(yù)期功率相一致的衍射光學(xué)元件。
[0008]為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種衍射光學(xué)元件，包含相位分布A和相位分布B，所述相位分布A為符合0/cX π 二值分布的相位分布，其中c的數(shù)值范圍為0.5?1.5，所述相位分布B與相位分布A相互補(bǔ)償，所述相互補(bǔ)償是指激光通過(guò)相位分布B輸出的子光束功率與激光通過(guò)相位分布A輸出的子光束功率相互補(bǔ)償。
[0009]作為優(yōu)選，所述相位分布B為相位分布A反相的相位分布、相位分布A從下至上逆排序的相位分布和相位分布A從右至左逆排序的相位分布中的至少一種。
[0010]作為優(yōu)選，所述衍射光學(xué)元件分為上下兩部分，上部分為相位分布A，下部分為相位分布B。
[0011]作為優(yōu)選，所述衍射光學(xué)元件分為左右兩部分，左部分為相位分布A，右部分為相位分布B。
[0012]作為優(yōu)選，所述衍射光學(xué)元件分為中間和周圍兩部分，中間為相位分布A，周圍為相位分布B。
[0013]作為優(yōu)選，所述衍射光學(xué)元件分為四個(gè)象限，第一象限為相位分布A，第二象限為相位分布B，第三象限為相位分布A，第四象限為相位分布B。
[0014]作為優(yōu)選，若干所述相位分布A與若干所述相位分布B交替排列。
[0015]作為優(yōu)選，若干所述相位分布A構(gòu)成行單元A，若干所述相位分布B構(gòu)成行單元B，所述行單元A至少為一行，所述行單元B至少為一行，行單元A與行單元B交替排列。
[0016]作為優(yōu)選，若干所述相位分布A構(gòu)成列單元A，若干所述相位分布B構(gòu)成列單元B，所述列單元A至少為一列，所述列單元B至少為一列，列單元A與列單元B交替排列。
[0017]作為優(yōu)選，若干所述相位分布A構(gòu)成矩形單元A，若干所述相位分布B構(gòu)成矩形單元B，矩形單元A與矩形單元B交替排列。
[0018]從以上描述可以看出，本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn):通過(guò)采用相位分布與相位分布的反相相位分布、相位分布從下至上逆排序的相位分布、相位分布從右至左逆排序的相位分布中的至少一種相組合的方式，實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償，使得衍射光學(xué)元件對(duì)激光進(jìn)行分束時(shí)，輸出的子光束功率與預(yù)期功率一致。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是衍射光學(xué)元件輸出子光束實(shí)際功率與預(yù)期功率對(duì)比示意圖；
[0020]圖2是一個(gè)周期的相位分布Φ (i，j)；
[0021]圖3是一個(gè)周期的相位分布Φ ' (i，j)；
[0022]圖4是一個(gè)周期的相位分布Φ " (i，j)；
[0023]圖5是一個(gè)周期的相位分布Φ " ' (i，j);
[0024]圖6是現(xiàn)有技術(shù)相位分布Φ (i，j)的排列方式；
[0025]圖7是相位分布Φ (i，j)和相位分布Φ ^ (i，j)的組合方式示意圖；
[0026]圖8是相位分布Φ (i，j)和相位分布Φ " (i，j)的組合方式示意圖；
[0027]圖9是相位分布Φ (i，j)和相位分布Φ " ^ (i，j)的組合方式示意圖；
[0028]圖10-圖12是相位分布Φ (i，j)和相位分布Φ ' (i，j)的組合方式示意圖；
[0029]圖13是相位分布Φ (i，j)、相位分布Φ " (i，j)和相位分布Φ " ' (i，j)的組合方式示意圖；
[0030]圖14-圖17是相位分布Φ (i，j)和相位分布Φ ' (i，j)的組合方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]結(jié)合圖2至圖17，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限定。
[0032]設(shè)^一種衍射光學(xué)元件，符合0/cX η 二值分布，其相位分布為Φ(?, j)，其中i，j表示衍射光學(xué)元件每個(gè)周期內(nèi)的位置，i = 1...n, j = 1...m，如圖2所示，為一個(gè)周期的Φ (i, j) ο
[0033]這種衍射光學(xué)元件采用的結(jié)構(gòu)通常為相位分布Φ (i，j)進(jìn)行周期性排列(如圖6所示)，這樣的結(jié)構(gòu)使得當(dāng)衍射光學(xué)元件的制造精度較低時(shí)，衍射光學(xué)元件在對(duì)激光進(jìn)行分束時(shí)，輸出的子光束功率與預(yù)期功率不一致。
[0034]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的衍射光學(xué)元件，包含相位分布A和相位分布B，相位分布A為符合0/cX τι 二值分布的相位分布，其中c的數(shù)值范圍為0.5?1.5，相位分布B與相位分布A相互補(bǔ)償，相互補(bǔ)償是指激光通過(guò)相位分布B輸出的子光束功率與激光通過(guò)相位分布A輸出的子光束功率相互補(bǔ)償。
[0035]與相位分布A可實(shí)現(xiàn)子光束功率相互補(bǔ)償?shù)南辔环植及ㄒ韵氯N形式:
[0036]1.相位分布A反相的相位分布，其相位分布為Φ ' (i, j) = π-Φ (i, j)，其中i=1...n, j = 1...m，如圖3所示，為一個(gè)周期的Φ ' (i, j)；
[0037]2.將相位分布A從下至上逆排序的相位分布，其相位分布為Φ " (i，j)=Φ (n-1+1, j)，其中i = 1...n, j = I——m，如圖4所示，為一個(gè)周期的Φ " (i, j)；
[0038]3.將相位分布A從右至左逆排序的相位分布，其相位分布為Φ " ^ (i，j)=Φ (i, n-j+1);其中i = 1...n, j = I——m，如圖5所示，為一個(gè)周期的Φ " ' (i, j)；
[0039]上述三種相位分布可以單獨(dú)作為相位分布B使用，也可以任意組合后作為相位分布B使用。
[0040]使用相位分布A和相位分布B，構(gòu)成衍射光學(xué)元件，具體組合方式為:
[0041]1.衍射光學(xué)元件分為上下兩部分，上部分為相位分布A，下部分為相位分布B ;
[0042]2.衍射光學(xué)元件分為左右兩部分，左部分為相位分布A，右部分為相位分布B ；
[0043]3.衍射光學(xué)元件分為中間和周圍兩部分，中間為