CN102565903A - 随机达曼光栅的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种随机达曼光栅的制备方法，包括下列步骤：①在两面平行的透明介质基片的一面涂匀光刻胶，置于随机光场下曝光显影并刻蚀，从而在刻蚀面形成具备一定深度的随机图案，②在所述的透明介质另一面涂匀光刻胶，置于达曼光栅掩模图案下曝光显影和刻蚀，形成具备一定深度的传统达曼光栅结构图案。或先单独加工一个传统的达曼光栅和一个随机相位板，将所述的达曼光栅和所述的随机相位板紧贴组合在一起形成。本发明随机达曼光栅具备衍射光信息量大的优点，相对于传统随机相位板，随机达曼光栅衍射光具备规则点阵光信息，信噪比高，信号处理方便等优点。随机达曼光栅有望在精密测量、机器视觉、航空航天等领域得到广泛的应用。

Description

随机达曼光栅的制备方法
技术领域
本发明涉及达曼光栅，特别是一种随机达曼光栅的制备方法。
背景技术
自从Dammann和Gortle等人在1971年发明达曼光栅【在先技术1：H. Dammann and K. Gortler, Opt. Comm. 1971, 3(3): 312~315】。它作为夫琅禾费型光学器件，入射光波经过它产生的夫琅禾费衍射图样是一定点阵数目的等光强光斑，完全避免了一般振幅光栅因sinc函数强度包络所引起的谱点光强的不均匀分布。1995年周常河给出了从2到64点阵的达曼光栅解【在先技术2：C. H. Zhou, L. R. Liu, Appl. Opt., 1995, 34(26), 5961~5969】，之后设计了与大多数光学系统相配的圆形达曼光栅，并详细地分析了相位制作误差及侧壁腐蚀误差对光栅性能的影响【在先技术3：C. H. Zhou, J. Jia, L. R. Liu, Opt. Lett., 2003, 28(22):2174~2176】。2010年余俊杰等人发明了产生多轴向焦点的达曼波带片【先前技术4：发明专利“达曼波带片”CN102062887A】。
发明内容
本发明的目的是提出一种随机达曼光栅的制备方法，该光栅可将一束入射光衍射分束为规则光点阵和随机光散斑的组合光束。
本发明的技术解决方案如下：
一种随机达曼光栅的制备方法有二种：
一种随机达曼光栅的制备方法，包括下列步骤：
第一步，在两面平行的透明介质基片的一面涂匀光刻胶，置于随机光场下曝光显影并刻蚀，从而在刻蚀面形成具备一定深度的随机图案，此时该基片衍射图样为保留零级光的均匀分布的随机散斑，所述随机光场可通过均匀光照明磨砂玻璃产生；
第二步，在所述的透明介质另一面涂匀光刻胶，置于达曼光栅掩模图案下曝光显影和刻蚀，并合理控制显影和刻蚀的时间，从而在介质基片的此面形成具备一定深度的传统达曼光栅结构图案。
第一步和第二步过程先后顺序可以互换。当激光入射所述的两面刻蚀光栅后衍射图样同时包含了达曼规则点阵和随机散斑，所述的两面刻蚀光栅为本发明所述的随机达曼光栅的第一种技术解决方案。
一种随机达曼光栅的制备方法，先单独加工一个传统的达曼光栅和一个随机相位板紧贴组合构成，所述传统达曼光栅的衍射图样为矩形分布的达曼点阵光，所述随机相位板的衍射图样为保留零级光的均匀分布的随机散斑。将所述达曼光栅和所述随机相位板紧贴组合在一起形成光栅组，当激光入射所述紧贴组合光栅组后衍射图样同时包含了达曼规则点阵和随机散斑，所述紧贴组合的光栅组为本发明所述的随机达曼光栅的第二种技术解决方案。
本发明的技术效果：
一种实现规则达曼点阵和随机散斑衍射组合分束的随机达曼光栅。单束入射激光的衍射图样既有规则的达曼点阵光阵列，又有均匀分布的不规则随机散斑，矩形排列的点阵光离散分布在散斑中。规则达曼点阵光各光点光强近似相等，规则点阵光单位面积平均光强显著高于随机散斑单位面积平均光强，通过灰度滤波随机达曼光栅衍射图案的规则点阵信息和随机散斑信息方便提取和分离。
本发明随机达曼光栅具备衍射光信息量大的优点，相对于传统随机相位板，随机达曼光栅衍射光具备规则点阵光信息，信噪比高，信号处理方便等优点。随机达曼光栅有望在精密测量、机器视觉、航空航天等领域得到广泛的应用。
附图说明
图1是保留零级光的随机散斑图案。
图2是8X8随机达曼光栅衍射图案。
图3是保留零级光的随机散斑图案。
图4是保留零级光的2X2传统达曼光栅点阵图。
图5是2X2随机达曼光栅衍射图案。
具体实施方式
下面通过实施例及其附图对本发明作进一步说明，但不应因此限制本发明的保护范围。
实施例1：
选用1.5毫米厚石英玻璃基片作为随机达曼光栅的基底，光源为532nm的半导体激光器，选用磨砂玻璃产生随机光场，在石英基片一面匀胶后放置于随机光场下曝光，显影后刻蚀并去除剩余光刻胶，此时单面刻蚀的石英基片衍射图样为保留零级光的随机散斑分布，如图1所示。然后对石英基片另一面匀胶，并以8X8达曼光栅图案曝光显影刻蚀去胶，从而得到随机达曼光栅。随机达曼光栅的衍射图样如图2所示。单束激光入射到上述随机达曼光栅的衍射图样既有规则的8X8点阵光阵列，又有均匀分布的随机散斑，且8X8点阵光矩形离散分布在散斑中。8X8达曼点阵光各光点光强不均匀度小于10%，且点阵光单位面积平均光强比随机散斑单位面积平均光强高约120%，通过灰度滤波，上述随机达曼光栅衍射图案的规则点阵信息和随机散斑信息可方便分离。
实施例2：
选择532nm的半导体激光器作为相干光源。选用石英玻璃片单独制作随机相位板一片，其保留零级光的衍射光图样如图3所示。选用石英玻璃片制作传统2X2达曼光栅一片，通过刻蚀时间控制使其衍射图样保留零级光，其规则点阵衍射图样如图4所示。将上述两片石英玻璃片紧贴组合在一起，单束入射激光通过上述紧贴组合构成的随机达曼光栅的衍射图样如图5所示。上述随机达曼光栅的衍射图样既有规则的2X2点阵光阵列，又有均匀分布的随机散斑，且2X2点阵光离散分布在散斑中。2X2达曼点阵光各光点光强不均匀度小于5%，且点阵光单位面积平均光强比随机散斑单位面积平均光强高约135%，通过灰度滤波，上述随机达曼光栅衍射图案的规则点阵信息和随机散斑信息可方便分离。

Claims (2)

1.一种随机达曼光栅的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
①在两面平行的透明介质基片的一面涂匀光刻胶，置于随机光场下曝光显影并刻蚀，从而在刻蚀面形成具备一定深度的随机图案，此时该基片衍射图样为保留零级光的均匀分布的随机散斑，所述随机光场可通过均匀光照明磨砂玻璃产生；
②在所述的透明介质另一面涂匀光刻胶，置于达曼光栅掩模图案下曝光显影和刻蚀，并控制显影和刻蚀的时间，从而在介质基片的此面形成具备一定深度的传统达曼光栅结构图案；
所述的步骤①和步骤②的先后顺序可以互换。
2.一种随机达曼光栅的制备方法，其特征在于该方法是先单独加工一个传统的达曼光栅和一个随机相位板，将所述的达曼光栅和所述的随机相位板紧贴组合在一起形成。
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