CN106970470B - 产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法及系统,其中的方法包括获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布;根据高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的衍射光学元件的目标位相数据;根据目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束;以及量化目标位相数据,并根据量化后的目标位相数据制作得到用于输出平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件。本发明设计周期短、制作成本低且元件使用工序简单,使得通过本方法制作的衍射光学元件即能够输出平顶均匀整形光束,也能够输出对称四点整形光束,有效提高了其应用广泛性及适用性。
Description
技术领域
本发明涉及光学元件设计技术领域,具体涉及一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法及系统。
背景技术
激光应用领域的逐步扩大对激光束的光强分布提出了多种特殊的要求,例如在光计算与光学测量中要求激光束的振幅及相位均匀分布,在惯性约束核聚变等强激光光学中要求激光光斑呈无旁瓣的平顶分布,在激光强化表面处理中需要多点分布光束等。对传统激光束进行整形成为解决这些问题的关键。基于衍射光学原理的光束整形技术,能够实现任意的波前变换,可以将原始激光束整形为满足特定空间强度分布需求的光束。并且,衍射光学元件具有体积小、重量轻、易复制、造价低、衍射效率高、设计自由度多、材料可选范围广和色散性能独特等特点,能实现传统光学器件难以完成的阵列化、集成化及任意波面变换等功能,在光束整形领域中具有广阔的应用前景。利用衍射光学元件实现激光束整形的主要研究在于设计方法上,也即根据实际的光束输入和理想的光束输出,如何来求解衍射光学元件表面的位相函数。而衍射光学元件的设计问题十分类似于光场的位相恢复问题。即已知输入平面和输出平面的振幅分布,来求解输入平面的位相分布。
目前,一个衍射光学元件的位相分布只对应一对输入和输出光束。当固定入射光束后,如果要满足不同整形输出光束的需求,往往需要制作多个衍射光学元件。由此可知,当所需要的整形输出光束改变时,衍射光学元件也要对应更换。这必将带来设计周期增长、制作成本高、元件使用工序复杂等问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法及系统,设计周期短、制作成本低且元件使用工序简单,使得通过本方法制作的衍射光学元件即能够输出平顶均匀整形光束,也能够输出对称四点整形光束,有效提高了其应用广泛性及适用性。
为解决上述技术问题,本发明提供以下技术方案:
一方面,本发明提供了一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法,所述方法包括:
获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布;
根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据;
根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束;
以及,若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件。
进一步的,所述获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布,包括:
获取用于制备衍射光学元件的本体的正方形位相区域的边长以及输入光束的束腰半径,并将设有所述光阑的衍射光学元件的目标输出光束设为平顶均匀分布光束;
以及,根据所述正方形位相区域的边长、所述输入光束的束腰半径和目标输出光束,确定所述输入光束的光强分布。
进一步的,所述根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据,包括:
根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,将输入光束和目标输出光束进行快速傅里叶变换计算,基于优化SG算法得到输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据。
进一步的,所述根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束,包括:
根据所述目标位相数据模拟设置所述衍射光学元件,检测得到所述设有所述光阑的衍射光学元件的输出光束为所述平顶均匀分布光束;
以及,根据所述目标位相数据模拟设置去除光阑后的所述衍射光学元件,检测得到去除光阑后的所述衍射光学元件的输出光光束为四点对称激光束。
进一步的,所述四点对称激光束包括光强分布相同且外切于同一外切圆的四个对称设置的激光束;
所述平顶均匀分布光束的直径等于所述四点对称激光束的外切圆的直径。
进一步的,所述若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件,包括:
若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,则量化所述目标位相数据,并获取量化后的所述目标位相数据对应的刻蚀深度值;
以及,根据所述刻蚀深度值,以光刻和刻蚀的方式制作得到多台阶结构的衍射光学元件。
进一步的,所述方法还包括:
根据表面轮廓仪对所述衍射光学元件的刻蚀深度进行测量;
根据测量结果计算得到所述衍射光学元件的制作误差;以及,设置与所述衍射光学元件配合使用的可拆卸的光阑。
进一步的,所述方法还包括:
在制作得到所述衍射光学元件后,分别检测未安装光阑的所述衍射光学元件、以及安装有光阑的所述衍射光学元件输出的光束的光强分布;
以及,根据检测结果判断当前的未安装光阑的衍射光学元件是否输出所述四点对称激光束,以及,判断当前的安装有光阑的衍射光学元件是否输出所述平顶均匀分布光束。
进一步的,所述光阑的直径等于所述衍射光学元件中衍射位相方形区域的边长。
另一方面,本发明还提供了一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取系统,所述系统包括:
输入光束透射模块,用于获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布;
目标位相数据获取模块,用于根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据;
四点对称激光束验证模块,用于根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束;
衍射光学元件获取模块,用于在经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束后,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件。
由上述技术方案可知,本发明所述的一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法及系统,方法包括获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布;根据高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的衍射光学元件的目标位相数据;根据目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束;以及量化目标位相数据,并根据量化后的目标位相数据制作得到用于输出平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件,其制作过程简单且制作成本低,使得通过本方法制作的衍射光学元件即能够输出平顶均匀整形光束,也能够输出对称四点整形光束,有效提高了其应用广泛性及适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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的附图。
图1是本发明的一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的流程示意图。
图2是本发明的平顶均匀分布光束与对称四点整形激光束的关系示意图。
图3是本发明的产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法中步骤100的流程示意图。
图4是本发明的产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的中步骤300的流程示意图。
图5是本发明的产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的中步骤400的流程示意图。
图6是本发明的产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的中步骤500的流程示意图。
图7是本发明的产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的中步骤600的流程示意图。
图8是本发明的应用实例中的产生平顶均匀分布光束的原理图。
图9是本发明的应用实例中的产生对称四点整形光束的原理图。
图10是本发明的应用实例中的产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的示流程意图。
图11是本发明的应用实例中的入射高斯分布光束的示意图。
图12是本发明的应用实例中的衍射光学元件位相分布的示意图。
图13是本发明的应用实例中的量化的三组位相数据的示意图。
图14是本发明的应用实例中的衍射光学元件的刻蚀深度测量的示意图。
图15是本发明的应用实例中的对称四点整形光束和平顶均匀分布光束的整形效果测试结果的示意图。
图16是本发明的产生两种激光整形效果的衍射光学元件的获取系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例一提供了一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的一种具体实施方式,参见图1,所述衍射光学元件的获取方法具体包括如下步骤:
步骤100:获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布。
在本步骤中,首先通过计算获取高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,为后续得到目标相位提供数据基础。
步骤200:根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据。
在本步骤中,衍射光学元件的位相设计基于快速傅里叶变换算法,并且利用优化SG算法寻找最优位相数据。衍射光学元件被划分成N×N个采样点,输入和输出平面的采样点数可以被计算出。利用优化的ST算法,寻求出最优的位相数据,即为衍射光学元件的位相。由此位相计算出的模拟输出光束即为平顶均匀分布光束。
步骤300:根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束。
在本步骤中,根据所述目标位相数据模拟设置去除光阑后的所述衍射光学元件,检测得到去除光阑后的所述衍射光学元件的输出光光束为四点对称激光束,以确保根据量所述目标位相数据制作得到衍射光学元件能够用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束。
步骤400:若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件。
在本步骤中,量化所述目标位相数据,并获取量化后的所述目标位相数据对应的刻蚀深度值;而后根据所述刻蚀深度值以光刻和刻蚀的方式制作得到多台阶结构的衍射光学元件,且由于上述的位相数据,该衍射光学元件能够输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件,其中,如图2所示,所述四点对称激光束包括光强分布相同且外切于同一外切圆的四个对称设置的激光束;所述平顶均匀分布光束的直径等于所述四点对称激光束的外切圆的直径,且所述光阑的直径等于所述衍射光学元件中衍射位相方形区域的边长。
从上述描述可知,本发明的实施例的制作过程简单,通过在衍射光学元件上设置可拆卸式的光阑,使得通过本方法制作的衍射光学元件即能够输出平顶均匀整形光束,也能够输出对称四点整形光束,有效提高了其应用广泛性及适用性。
本发明的实施例二提供了上述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法中步骤100的一种具体实施方式,参见图3,所述步骤100具体包括如下内容:
步骤101:获取用于制备衍射光学元件的本体的正方形位相区域的边长以及输入光束的束腰半径,并将设有所述光阑的衍射光学元件的目标输出光束设为平顶均匀分布光束。
步骤102:根据所述正方形位相区域的边长、所述输入光束的束腰半径和目标输出光束,确定所述输入光束的光强分布。
从上述描述可知,本发明的实施例给出了一种确定所述输入光束的光强分布的具体方式,且获取过程可靠且高效,获取结果准确,保证了后续衍射光学元件制作成果的准确性。
本发明的实施例三提供了上述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法中步骤200的一种具体实施方式,所述步骤200具体包括如下内容:
根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,将输入光束和目标输出光束进行快速傅里叶变换计算,基于优化SG算法得到输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据。
从上述描述可知,本发明的实施例给出了目标位相数据的具体获取方式,保证了根据该目标位相数据制作的衍射光学元件即能够输出平顶均匀整形光束,也能够输出对称四点整形光束。
本发明的实施例四提供了上述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法中步骤300的一种具体实施方式,参见图4,所述步骤300具体包括如下内容:
步骤301:根据所述目标位相数据模拟设置所述衍射光学元件,检测得到所述设有所述光阑的衍射光学元件的输出光束为所述平顶均匀分布光束。
步骤302:根据所述目标位相数据模拟设置去除光阑后的所述衍射光学元件,检测得到去除光阑后的所述衍射光学元件的输出光光束为四点对称激光束。
从上述描述可知,本发明的实施例给出了目标位相数据的检测方式,确保后续根据该目标位相数据制得的衍射光学元件准确且有效。
本发明的实施例五提供了上述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法中步骤400的一种具体实施方式,参见图5,所述步骤400具体包括如下内容:
步骤401:若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,则量化所述目标位相数据,并获取量化后的所述目标位相数据对应的刻蚀深度值。
步骤402:根据所述刻蚀深度值,以光刻和刻蚀的方式制作得到多台阶结构的衍射光学元件。
从上述描述可知,本发明的实施例给出了根据目标位相数据制得衍射光学元件的具体方式,其制作方法简单且制作过程效率高。
本发明的实施例六提供了上述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法中步骤400之后的步骤500的一种具体实施方式,参见图6,所述步骤500具体包括如下内容:
步骤501:根据表面轮廓仪对所述衍射光学元件的刻蚀深度进行测量。
步骤502:根据测量结果计算得到所述衍射光学元件的制作误差。
步骤503:设置与所述衍射光学元件配合使用的可拆卸的光阑。
从上述描述可知,本发明的实施例通过对衍射光学元件的制作误差进行测量,对衍射光学元件的制作准确度进行验证。
本发明的实施例七提供了上述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法中步骤50之后的步骤600的一种具体实施方式,参见图7,所述步骤600具体包括如下内容:
步骤601:在制作得到所述衍射光学元件后,分别检测未安装光阑的所述衍射光学元件、以及安装有光阑的所述衍射光学元件输出的光束的光强分布。
步骤602:根据检测结果判断当前的未安装光阑的衍射光学元件是否输出所述四点对称激光束,以及,判断当前的安装有光阑的衍射光学元件是否输出所述平顶均匀分布光束。
从上述描述可知,本发明的实施例通过对衍射光学元件是否输出所述四点对称激光束和平顶均匀分布光束进行检测,保证了衍射光学元件的使用的可靠性。
为进一步的说明本方案,本发明还提供了一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法的应用实例,具体包括如下内容:
本应用例在设计衍射光学元件的位相设计算法中,输入光束为高斯光束,投射到带光阑的衍射光学元件上,传输距离d后,将平顶均匀分布光束设定为理想输出光束,其设计原理图如图8所示。其中,光阑的直径等于衍射光学元件中衍射位相方形区域的边长。基于优化的G-S算法(Gerchberg-Saxton)去寻求最优的位相分布,从而得到此衍射光学元件的位相数据。
入射的高斯光束可表达为:
I=exp[-(x2+y2)/ω2] (1)
ω是入射光束束腰半径。由于光阑的存在,入射到衍射光学元件上的光强满足如下表达式:
r0是光阑的半径。衍射光学元件的位相设计基于快速傅里叶变换算法,并且利用优化SG算法寻找最优位相数据。衍射光学元件被划分成N×N个采样点,采样间距由以下表达式计算:
Δ=λd/φin (3)
φin是入射面的尺寸,λ是入射光的波长,d是输入和输出面之间的距离。由此公式,输入和输出平面的采样点数可以被计算出。利用ST优化算法,寻求出最优的位相数据,即为衍射光学元件的位相。由此位相计算出的模拟输出光束即为平顶均匀分布光束。
利用此位相数据,将入射光路中的光阑去掉后,高斯光束直径投射到此衍射光学元件上,传输距离d后,在输出面即可产生对称四点整形光束,此过程的原理图如图9所示。
利用同一衍射光学元件,产生的平顶均匀分布整形光束与对称四点整形激光束的关系如图2所示。对称四点整形光束由光束1,光束2,光束3和光束4组成,每个光束上的光强分布是相同的。并且,修正后的平顶均匀分布光束的直径与对称四点整形光束的外切圆直径相等。
将位相数据量化后,通过光刻和刻蚀多台阶结构来制作衍射光学元件。利用表面轮廓仪测量出刻蚀深度,计算衍射光学元件的制作误差。
衍射光学元件制作完成后,搭建整形效果检测光路。利用CCD检测整形输出光束的光强分布,从而判断此设计方法是否能实现低零级四点对称激光束。
综上所述,针对高斯光束作为入射光束时,利用一个衍射光学元件,即可输出平顶均匀整形光束,也可输出对称四点整形光束。此设计方法新颖,技术方案明确,整个设计思路作为一个闭环总体,如图10所示。
在一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件的获取方法的举例中,入射光束为高斯分布光束,束腰半径取4.9507mm,波长为532nm。衍射光学元件尺寸为10mm×10mm。输入和输出的距离为10mm,平顶均匀整形光束的直径为2微米。入射高斯光束如图11所示;计算所得衍射光学元件的位相数据如图12所示。
利用此位相数据,将入射光路中的光阑去掉后,高斯光束直径投射到此衍射光学元件上,输出的光束即为对称四点整形激光束。
将计算所得的位相数据量化为π,π/2andπ/4的三组位相数据,如图13所示。对应的刻蚀深度分别是0.59μm,0.30μm和0.15μm。利用表面轮廓仪测量的刻蚀深度如图14所示。可看到此衍射光学元件的制作误差在10%以内。
衍射光学元件制作完成后,搭建整形效果检测光路。利用CCD检测整形输出光束的光强分布,检测结果如图15所示,从图15中可以看出此设计方法可以实现平顶均匀整形光束和低零级对称四点整形激光束。
从上述描述可知,本发明的应用例利用一个衍射光学元件,即可输出平顶均匀整形光束,也可输出对称四点整形光束,满足了设计要求,设计周期短、制作成本低且元件使用工序简单,使得通过本方法制作的衍射光学元件即能够输出平顶均匀整形光束,也能够输出对称四点整形光束,有效提高了其应用广泛性及适用性。
本发明的实施例八提供了上述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取系统的一种具体实施方式,参见图16,所述产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取系统具体包括如下内容:
输入光束透射模块10,用于获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布。
目标位相数据获取模块20,用于根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据。
四点对称激光束验证模块30,用于根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束。
衍射光学元件获取模块40,用于在经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束后,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件。
从上述描述可知,本发明的实施例设计周期短、制作成本低且元件使用工序简单,使得通过本系统制作的衍射光学元件即能够输出平顶均匀整形光束,也能够输出对称四点整形光束,有效提高了其应用广泛性及适用性。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取方法,其特征在于,所述方法包括:
获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布;
根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据;
根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束;
以及,若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布,包括:
获取用于制备衍射光学元件的本体的正方形位相区域的边长以及输入光束的束腰半径,并将设有所述光阑的衍射光学元件的目标输出光束设为平顶均匀分布光束;
以及,根据所述正方形位相区域的边长、所述输入光束的束腰半径和目标输出光束,确定所述输入光束的光强分布。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据,包括:
根据所述高斯光束入射至所述设有所述光阑的衍射光学元件上的光强分布,将输入光束和目标输出光束进行快速傅里叶变换计算,基于优化GS算法得到输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束,包括:
根据所述目标位相数据模拟设置所述衍射光学元件,检测得到所述设有所述光阑的衍射光学元件的输出光束为所述平顶均匀分布光束;
以及,根据所述目标位相数据模拟设置去除光阑后的所述衍射光学元件,检测得到去除光阑后的所述衍射光学元件的输出光光束为四点对称激光束。
5.据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述四点对称激光束包括光强分布相同且外切于同一外切圆的四个对称设置的激光束;
所述平顶均匀分布光束的直径等于所述四点对称激光束的外切圆的直径。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件,包括:
若经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束,则量化所述目标位相数据,并获取量化后的所述目标位相数据对应的刻蚀深度值;
以及,根据所述刻蚀深度值,以光刻和刻蚀的方式制作得到多台阶结构的衍射光学元件。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据表面轮廓仪对所述衍射光学元件的刻蚀深度进行测量;
根据测量结果计算得到所述衍射光学元件的制作误差;以及,设置与所述衍射光学元件配合使用的可拆卸的光阑。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在制作得到所述衍射光学元件后,分别检测未安装光阑的所述衍射光学元件、以及安装有光阑的所述衍射光学元件输出的光束的光强分布;
以及,根据检测结果判断当前的未安装光阑的衍射光学元件是否输出所述四点对称激光束,以及,判断当前的安装有光阑的衍射光学元件是否输出所述平顶均匀分布光束。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述光阑的直径等于所述衍射光学元件中衍射位相方形区域的边长。
10.一种产生两种激光整形效果的衍射光学元件获取系统,其特征在于,所述系统包括:
输入光束透射模块,用于获取高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布;
目标位相数据获取模块,用于根据所述高斯光束入射至设有光阑的衍射光学元件上的光强分布,获取输出光束为平顶均匀分布光束时的所述衍射光学元件的目标位相数据;
四点对称激光束验证模块,用于根据所述目标位相数据,验证未设有光阑的衍射光学元件的输出光束是否为四点对称激光束;
衍射光学元件获取模块,用于在经检测确定去除光阑后的衍射光学元件的输出光束为四点对称激光束后,量化所述目标位相数据,并根据量化后的所述目标位相数据制作得到用于输出所述平顶均匀分布光束和四点对称激光束的衍射光学元件。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN103399406A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-20 | 王晓峰 | 将高斯光束整形为平顶光束的衍射光学元件及制备方法 |
CN103676498A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-03-26 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光刻机光瞳整形单元结构及其衍射光学元件设计方法 |
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Non-Patent Citations (3)
Title |
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Study on the temperature field loaded by a shaped laser beam on the top surface of a cylinder head for thermal fatigue test;S.-Z.Nie,et al.;《J.Europ.Opt.Soc.Rap.Public.》;20141230;第9卷(第14038期);第14038-1-7页 * |
纯相位型轴锥透镜的衍射光学元件设计;朱鹏强 等;《激光杂志》;20170125;第38卷(第1期);第1-4页 * |
超高斯平顶分布光束空间整形技术研究;邱基斯 等;《光电子激光》;20140228;第25卷(第2期);第233-238页 * |
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