CN110824721A

CN110824721A - 衍射光学组件的设计方法及衍射光学组件

Info

Publication number: CN110824721A
Application number: CN201910906655.8A
Authority: CN
Inventors: 王燚言; 尹晓东
Original assignee: Hangzhou Yuguang Photoelectric Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Yuguang Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: EP4030220C0; EP4030220A1; US20220357586A1; EP4030220B1; EP4030220A4; US11740483B2; WO2021057651A1; CN110824721B

Abstract

本公开涉及一种衍射光学组件的设计方法及衍射光学组件。该方法包括：S110：根据目标光场，设计第一衍射光学元件；S120：通过对所述第一衍射光学元件进行仿真，获取所述第一衍射光学元件的仿真光场与所述目标光场之间的第一光场差异；和S130：根据所述第一光场差异，设计第二衍射光学元件。根据本发明的实施方式，能够改善衍射光学组件的性能。

Description

衍射光学组件的设计方法及衍射光学组件

技术领域

本公开内容总体上涉及光学器件的技术领域，具体而言，涉及衍射光学组件的设计方法及衍射光学组件。

背景技术

衍射光学元件(DOE，Diffractive Optical Element)是利用衍射光学原理设计的一种光学元件，通常对特定波长的入射激光，设计表面微纳结构，对激光的能量和相位进行调制，达到所需要的输出衍射图案。分光点阵是衍射光学元件(DOE)的一种，其作用是根据目标衍射图案(规则或无规则的点阵)通过衍射作用将一束入射激光分束成多束均匀的出射激光。分光点阵在诸多领域有着重要作用，如无人驾驶、安防监控、以及人脸识别等。在这些领域对于DOE分束的均匀性有着很高要求。均匀性反映的是经过DOE分束后激光点之间的能量(或者光强)之间的一致性。

目前常用的分束DOE设计方法可以根据标量衍射理论或矢量衍射理论来进行设计。标量衍射理论是一种近似分析方法，即只考虑电磁场分量的一个横向复振幅，并假设任何其他的有关分量可以以同样的方式处理。根据标量衍射理论进行DOE分析与设计必须满足以下条件(1)衍射元件特征尺寸远大于波长；(2)观察衍射场处离衍射元件足够远。当无法满足以上条件的时候，需要用到矢量衍射理论，其特点是考虑光的偏振特性和不同偏振光之间的相互作用对衍射结果的影响，需要严格求解麦克斯韦方程组。根据矢量衍射理论进行DOE分析与设计的缺点是计算量大，计算时间长。标量衍射理论因为是近似理论，因而其与实际结果差异较大；矢量衍射理论因为计算量大，在设计时有一定的局限性，一般用于验证标量设计的结果。基于这些因素，再加上DOE加工误差的影响，仅根据标量衍射理论设计最终得到的DOE的性能往往并不理想。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

本公开描述的技术方案的目的之一在于提高所设计的DOE的性能，或者提供高性能的DOE的设计方法。

在一个方面，本公开提供一种衍射光学组件的设计方法，包括：

S110：根据目标光场，设计第一衍射光学元件；

S120：通过对所述第一衍射光学元件进行测量或仿真，获取所述第一衍射光学元件的光场与所述目标光场之间的第一光场差异；和

S130：根据所述第一光场差异，设计第二衍射光学元件。

根据本公开的一个方面，所述设计方法还包括：将所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件组合形成第一衍射光学组件。

根据本公开的一个方面，所述的设计方法还包括：

通过对所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件进行测量或仿真，获取所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第二光场差异；

根据所述第二光场差异，设计第三衍射光学元件；

将所述第一衍射光学元件、第二衍射光学元件和第三衍射光学元件组合形成第二衍射光学组件。

根据本公开的一个方面，所述的设计方法还包括：

通过对所述第一至第M衍射光学元件进行测量或仿真，获取所述第一至第M衍射光学元件叠加光场与所述目标光场之间的第M光场差异；

根据所述第M光场差异，设计第M+1衍射光学元件；

将所述第一至第M+1衍射光学元件组合形成第M衍射光学组件，

其中M为大于等3的正整数。

根据本公开的一个方面，所述目标光场为均匀分光点阵，所述第一光场差异为均匀性差异。

根据本公开的一个方面，所述步骤S110包括：根据标量衍射理论设计所述第一衍射光学元件的相位分布图；

所述步骤S120包括：根据矢量衍射理论对所述第一衍射光学元件进行仿真，获取所述第一衍射光学元件的仿真光场与所述目标光场之间的所述第一光场差异。

根据本公开的一个方面，所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的所述第二光场差异，小于所述第一光场差异。

本公开还涉及一种衍射光学组件，包括组合在一起的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，其中所述第二衍射光学元件配置成可至少部分弥补所述第一衍射光学元件的光场与所述衍射光学组件的目标光场之间的第一光场差异。

根据本公开的一个方面，所述第一衍射光学元件是根据目标光场设计得到的，所述第二光学元件是根据所述第一衍射光学元件的光场与所述目标光场之间的第一光场差异设计得到的。

根据本公开的一个方面，所述的衍射光学组件还包括第三衍射光学元件，所述第三衍射光学元件是根据所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第二光场差异设计得到的。

根据本公开的一个方面，所述的衍射光学组件还包括第N衍射光学元件，所述第N衍射光学元件是根据所述第一至第N-1衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第N-1光场差异设计得到的，其中N为大于等于4的正整数。

根据本发明的实施方式，针对具有目标光场的待设计的衍射光学组件，通过设计第一DOE和具有互补光场的第二DOE，组合第一DOE和第二DOE来形成该衍射光学组件，从而，可以改善所涉及的衍射光学组件的性能。以及类推，可以进一步组合更多个DOE。使用过程中，激光光源照射在第一DOE和第二DOE(或者更多个DOE)上，第一DOE和第二DOE(或者更多个DOE)对入射光进行调制形成各自的目标光场，所形成的两个(或者多个)目标光场互相叠加，合成一个更为符合目标光场的光场。

在说明书中所描述的特点和优点并非全部，尤其是，结合附图和说明书，许多附加的特征和优点将对于本领域普通技术人员而言将是明显的。此外，应当指出的是，本说明书中所使用的用语主要是出于可读性和指导性的目的而被选择的，并且可能不是被选择以描述或限制创造性的技术方案。

附图说明

构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1图示了根据本发明一个实施方式的衍射光学组件的设计方法的流程图；

图2图示了根据本发明另一个实施方式的衍射光学组件的设计方法的流程图；

图3图示了根据一种实施方式的期望设计的DOE的目标光场的示意图；

图4图示了根据图3的目标光场设计出的第一DOE的相位分布的示意图；

图5图示了根据图3的目标光场设计出的第一DOE的实际光场分布的示意图；

图6图示出了考虑了图5所示的第一DOE的实际光场分布而计算出的要设计出的第二DOE的期望目标光场；

图7图示了根据图6的目标光场设计出的第二DOE的相位分布的示意图；

图8图示了根据图6的目标光场设计出的第二DOE的实际光场分布的示意图；

图9图示出了一个激光光源照射在根据本公开一种实施方式的组合使用第一DOE和第二DOE所形成的第一衍射光学组件上的示意图；

图10图示出了图9所示的第一衍射光学组件的实际光场分布的示意图；

图11图示出了根据另一种实施方式的考虑了图10所示的实际光场分布而计算出的要设计出的第三DOE的期望目标光场；

图12图示了根据图11的目标光场设计出的第三DOE的相位分布的示意图；

图13图示出了一个激光光源照射在根据本公开另一种实施方式的组合使用第一DOE、第二DOE和第三DOE所形成的第二衍射光学组件上的示意图；以及

图14图示出了图13所示的第二衍射光学组件的实际光场分布的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

现在将详细参照本发明的若干实施例，在附图中示出了其示例。应当注意到，只要可行，在附图中可以使用相似或者相同的附图标记，并且它们可以用以指示相似或者相同的功能。附图仅出于说明的目的而描述本发明的若干实施例。本领域技术人员将很容易从下面的描述中认识到此处说明的结构和方法的备选实施例可以在不脱离此处描述的实施例的原理的情况下而被使用。只要可行，下面所述的方法步骤未必按所例示的顺序执行。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现预定的逻辑功能的可执行指令。应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也应当注意，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本公开和简化描述，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公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接：可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本公开的具体实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开。

图1图示了根据本发明一个实施方式的衍射光学组件的设计方法100的流程图。以下参考图1进行详细描述。

如图1所示，根据本实施方式的设计方法100包括如下步骤。

在步骤S110，根据目标光场，设计第一衍射光学元件(DOE)。目标光场可以是待设计的衍射光学组件的期望目标光场。

在步骤S120，通过对第一衍射光学元件进行测量或仿真，获取第一衍射光学元件的光场与目标光场之间的第一光场差异。在此获取的第一衍射光学元件的光场可以是通过对生产制造出来的第一衍射光学元件进行实际测量得到的实际光场，也可以是通过对设计得到的第一衍射光学元件进行仿真而得到的仿真光场。

在步骤S130，根据第一光场差异，设计第二衍射光学元件。

在根据期望的目标光场来设计DOE时，由于DOE的精密性和DOE设计的复杂性，所设计的DOE在具体使用时形成的真实光场与期望的目标光场通常存在或多或少的偏差，在一些情况下，偏差较大，例如，通过DOE设计实现分光点阵时，光点间的均匀性的偏差较大。根据本发明的上述实施方式，首先根据该期望的目标光场来设计第一DOE，然后对第一DOE进行测量或仿真，获得第一DOE的光场与期望的目标光场之间的光场差异，并根据该光场差异，设计第二DOE。在使用时，可以组合使用该第一DOE和与其互补的第二DOE，以尽可能地消除所形成的衍射光学组件的真实光场与期望的目标光场之间的光场差异，或者使得前者尽可能逼近后者。通过组合使用第一衍射光学元件(第一DOE)和第二衍射光学元件(第二DOE)，可以得到待设计的衍射光学组件，所得到的衍射光学组件能够产生的光场与期望的目标光场之间的差异被进一步缩小了。

图2图示了根据本发明另一个实施方式的衍射光学组件的设计方法200的流程图。结合图2，该方法200包括如下步骤。

在步骤S210，根据目标光场，设计第一衍射光学元件。

在步骤S220，通过对第一衍射光学元件进行测量或仿真，获取第一衍射光学元件的光场与目标光场之间的第一光场差异。在此获取的第一衍射光学元件的光场可以是通过对生产制造出来的第一衍射光学元件进行实际测量得到的实际光场，也可以是通过对设计得到的第一衍射光学元件进行仿真而得到的仿真光场。

在步骤S230，根据第一光场差异，设计第二衍射光学元件。

在步骤S240，通过对第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的组合DOE进行测量或仿真，获取所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第二光场差异。和步骤S220类似，在此获取的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场可以是通过对生产制造出来的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的组合DOE进行实际测量得到的实际光场，也可以是通过对设计得到的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件进行仿真而得到的仿真光场。

在步骤S250，根据所述第二光场差异，设计第三衍射光学元件。

在步骤S260，将所述第一衍射光学元件、第二衍射光学元件和第三衍射光学元件组合形成第二衍射光学组件。

方法200中的步骤S210、S220和S230与方法100中的步骤S110、S120和S130基本相同，在此不再赘述。通过步骤S240、S250和S260，针对第一DOE和第二DOE组合形成的第一衍射光学组件，通过测量或仿真得到该衍射光学组件的光场与期望的目标光场之间的光场差异，并针对该光场差异，设计互补的第三DOE。组合使用第一DOE、第二DOE和第三DOE，形成第二衍射光学组件，该第二衍射光学组件的真实光场进一步逼近目标光场。第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第二光场差异，一般小于所述第一光场差异。

进一步，通过对所述第一至第M衍射光学元件进行测量或仿真，获取所述第一至第M衍射光学元件叠加光场与所述目标光场之间的第M光场差异。根据所述第M光场差异，设计第M+1衍射光学元件。将所述第一至第M+1衍射光学元件组合形成第M衍射光学组件。M为大于等3的正整数。例如，可以进一步针对该第二衍射光学组件，测量或仿真得到该衍射光学组件的真实光场与期望的目标光场之间的光场差异，并针对该光场差异，设计互补的第四DOE。从而，可以得到进一步逼近目标光场的衍射光学组件。

实施例一

期望设计一种目标光场为5×5的均匀分布点阵的目标光场。如图3所示，其图示了根据实施例一的期望设计的DOE的目标光场。

根据如图3所示的目标光场，可以计算出第一DOE的相位分布，并且从而设计(包括制造)出第一DOE。如图4所示，其图示了根据实施例一的第一DOE的相位分布的示意图。DOE的相位分布图可以通过标量衍射理论计算得到。

通过对第一DOE的相位分布图进行矢量仿真，例如利用严格耦合波分析(RCWA，Rigorous Coupled Wave Analysis)，可以得到第一DOE的实际光场分布。但本发明并不仅限于此，也可以通过生产制造设计的第一DOE，然后进行实际测量来得到第一DOE的实际光场。如图5所示，其图示了根据实施例一的第一DOE的实际光场分布的示意图。如图5所示，可以看出，其中每个点处的光强存在较大的差异。

在图5所示的实际光场分布中，第一DOE的光场能量分布情况与均匀的目标光场存在一定差距。光场分布的均匀性可以通过均匀性误差来表示，对于DOE矢量仿真得各点光强值，可以通过下列公式来计算均匀性误差：

均匀性误差＝(最大光强值-最小光强值)/(最大光强值+最小光强值)

在图5所示的实际光场分布中，实际计算得到的均匀性误差约为48％。

期望是设计出光场的均匀性一致的衍射光学组件，因此，设计第二DOE，其期望的目标光场能够抵消第一DOE的光场能量分布中的均匀性差异，从而，理想地，组合使用第一DOE和第二DOE形成的衍射光学组件可以产生出期望的如图3所示的目标光场。

在设计第二DOE时，要考虑第一DOE的实际光场分布情况(如图5所示)。第二DOE的设计目标不再是均匀的分光点阵，而是要使第二DOE的光场分布与第一DOE的光场分布相叠加，形成光场分布均匀的分光点阵光场。例如，第一DOE光场分布中光强比较低的点，在第二DOE的目标光场图中，该点的光强应比较高。同理，第一DOE光场分布中光强比较高的点，在第二DOE的目标光场图中，该点的光强应比较低。如图6所示，其示意性示出了考虑了图5所示的第一DOE的实际光场分布而待设计的第二DOE的目标光场。图3是期望设计的DOE的目标光场，图5是设计出的第一DOE的真实光场分布，考虑这两个因素，可以计算出二者的偏差的光场分布，即第二DOE的目标光场。例如，可以将目标光场中每一路光点的光强归一化设定为1，然后计算得到第一DOE的实际光场的光强平均值并将其归一化设定为0.5，从而得到第一DOE的实际光场中各路光点的归一化数值，之后用1分别减去以上计算得到的第一DOE的各路光点的归一化数值，从而得出第二DOE的目标光场的归一化分布数据。但本发明并不仅限于此，本领域技术人员也可以根据其它方法计算得出第二DOE的目标光场，只要能通过设计第二DOE来实现补偿第一DOE的光场分布的不均匀性即可。

根据如图6所示的第二DOE的目标光场，可以计算出第二DOE的相位分布，并且从而可以设计(制造)出第二DOE。如图7所示，其图示了根据实施例一的第二DOE的相位分布的示意图。DOE的相位分布图可以通过标量衍射理论计算得到。

通过对第二DOE的相位分布图进行矢量仿真，例如利用严格耦合波分析(RCWA，Rigorous Coupled Wave Analysis)，可以得到第二DOE的实际光场分布。但本发明并不仅限于此，也可以通过生产制造设计的第二DOE，然后进行实际测量来得到第二DOE的实际光场。如图8所示，其图示了根据实施例一的第二DOE的实际光场分布的示意图。

通过组合使用第一DOE和第二DOE，将第一DOE和第二DOE组合形成一个所组合的第一衍射光学组件。如图9所示，其图示了激光光源照射在根据实施例一的组合使用第一DOE和第二DOE所形成的第一衍射光学组件上的示意图。如图9所示，左半部分的矩形901代表第一DOE，右半部分的矩形902代表第二DOE，激光光源的照射区域由圆903示出。所示出的第一DOE和第二DOE的组合方式是左右拼接，在使用过程中激光光源所发射的光束需要覆盖到第一DOE和第二DOE。应当理解，本公开的DOE设计方法对于第一DOE和第二DOE的其他任何可能的组合方式也是可行的，例如上下拼接、前后叠放等。另外，第一DOE和第二DOE可以是分别加工制造然后通过左右或上下拼接组合成第一衍射光学组件，也可以是在同一基底的左右或上下两部分分别加工第一DOE和第二DOE的相位分布结构从而一体加工制造得到第一衍射光学组件。

通过对第一DOE和第二DOE相组合形成的第一衍射光学组件进行矢量仿真，例如利用严格耦合波分析(RCWA，Rigorous Coupled Wave Analysis)，可以得到该第一衍射光学组件的实际光场分布。但本发明并不仅限于此，也可以通过生产制造第一衍射光学组件，然后进行实际测量来得到其实际光场。如图10所示，其图示了根据实施例一的该第一衍射光学组件的实际光场分布的示意图。

从图9中可以看到目标光场的均匀性有了很大改善，计算得出该第一衍射光学组件的均匀性误差减小到约30％。

实施例二

在实施例一的基础上，对于第一DOE和第二DOE组合形成第一衍射光学组件，可以进一步设计第三DOE，以使得第一DOE、第二DOE和第三DOE组合形成第二衍射光学组件的实际光场分布更加逼近目标光场分布。

在设计第三DOE时，要考虑第一DOE和第二DOE组合形成的第一衍射光学组件的实际光场分布情况(如图10所示)。如图11所示，其示意性示出了考虑了图10所示的第一衍射光学组件的实际光场分布而要设计的第三DOE的目标光场。图3是期望设计的DOE的目标光场，图10是设计出的第一衍射光学组件的真实光场分布，考虑这两个因素，可以计算出二者的偏差的光场分布，即第三DOE的目标光场。

根据如图11所示的第三DOE的目标光场，可以计算出第三DOE的相位分布，并且从而可以设计(制造)出第三DOE。如图12所示，其图示了根据实施例二的第三DOE的相位分布的示意图。DOE的相位分布图可以通过标量衍射理论计算得到。

如图13所示，其图示了激光光源照射在根据实施例二的组合使用第一DOE、第二DOE和第三DOE所形成的第二衍射光学组件上的示意图。如图13所示，左上部分的梯形1301代表第一DOE，右上部分的梯形1302代表第二DOE，下部的五边形1303代表第三DOE，激光光源的照射区域由圆1304示出。

图14示出了第一DOE、第二DOE和第三DOE组合形成第二衍射光学组件的实际光场分布(通过仿真过程来计算)，计算得出均匀性误差减小到了约21％。

进一步地，当照射到DOE上的光斑足够大时，本公开的衍射光学组件的设计方案可进一步改进，最终的DOE可以不局限于两部分或者三部分组成，可以由更多部分组成。理论上，组成的子DOE越多，最终的光场均匀性越好。

在上文所描述的实施方式中，目标光场可以是均匀分布点阵，光场差异可以是均匀性差异。但是应当理解，本公开的实施方式也同样适用于任何其他形式的目标光场形式以及评价光场均匀性的其他适当的参数。

在上文所描述的实施方式中，用来描述目标光场的衍射图案为二维点阵，但是应当理解其他任何形式衍射图案的目标光场都是可能的，本发明的实施方式不限于二维点阵的目标光场。

根据本发明的实施方式，可以根据标量衍射理论来设计所述第一衍射光学元件的相位分布图。根据本发明的实施方式，可以根据矢量衍射理论对所述第一衍射光学元件进行仿真，获取所述第一衍射光学元件的仿真光场与所述目标光场之间的所述第一光场差异。

在本公开的另一方面，还提供一种衍射光学组件，例如如图9所示，包括组合在一起的第一衍射光学元件901和第二衍射光学元件902，其中所述第二衍射光学元件902配置成可至少部分弥补所述第一衍射光学元件901的光场与所述衍射光学组件的目标光场之间的第一光场差异。

进一步地，第一衍射光学元件901是根据目标光场设计得到的，第二光学元件902是根据所述第一衍射光学元件的光场与所述目标光场之间的第一光场差异设计得到的。

进一步地，如图13所示，该衍射光学组件还包括第三衍射光学元件，所述第三衍射光学元件是根据所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第二光场差异设计得到的。

进一步地，该衍射光学组件还包括第N衍射光学元件，所述第N衍射光学元件是根据所述第一至第N-1衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第N-1光场差异设计得到的，其中N为大于等于4的正整数。

进一步地，目标光场可以为均匀分光点阵，所述第一光场差异为均匀性差异。

进一步地，第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的所述第二光场差异，小于所述第一光场差异。

虽然已经参考目前考虑到的实施方式描述了本发明，但是应该理解本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。以下权利要求的范围符合最广泛解释，以便包含所有这样的修改及等同结构和功能。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种衍射光学组件的设计方法，包括：

S110：根据目标光场，设计第一衍射光学元件；

S130：根据所述第一光场差异，设计第二衍射光学元件。

2.根据权利要求1所述的设计方法，还包括：将所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件组合形成第一衍射光学组件。

3.根据权利要求1或2所述的设计方法，还包括：

根据所述第二光场差异，设计第三衍射光学元件；

4.根据权利要求3所述的设计方法，还包括：

根据所述第M光场差异，设计第M+1衍射光学元件；

将所述第一至第M+1衍射光学元件组合形成第M衍射光学组件，

其中M为大于等3的正整数。

5.根据权利要求1或2所述的设计方法，其中所述目标光场为均匀分光点阵，所述第一光场差异为均匀性差异。

6.根据权利要求1或2所述的设计方法，其中所述步骤S110包括：根据标量衍射理论设计所述第一衍射光学元件的相位分布图；

7.根据权利要求3所述的设计方法，其中所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的所述第二光场差异，小于所述第一光场差异。

8.一种衍射光学组件，包括组合在一起的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，其中所述第二衍射光学元件配置成可至少部分弥补所述第一衍射光学元件的光场与所述衍射光学组件的目标光场之间的第一光场差异。

9.根据权利要求8所述的衍射光学组件，其中所述第一衍射光学元件是根据目标光场设计得到的，所述第二光学元件是根据所述第一衍射光学元件的光场与所述目标光场之间的第一光场差异设计得到的。

10.根据权利要求8或9所述的衍射光学组件，还包括第三衍射光学元件，所述第三衍射光学元件是根据所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第二光场差异设计得到的。

11.根据权利要求10所述的衍射光学组件，还包括第N衍射光学元件，所述第N衍射光学元件是根据所述第一至第N-1衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的第N-1光场差异设计得到的，其中N为大于等于4的正整数。

12.根据权利要求8或9所述的衍射光学组件，其中所述目标光场为均匀分光点阵，所述第一光场差异为均匀性差异。

13.根据权利要求9所述的衍射光学组件，其中所述第一衍射光学元件和第二衍射光学元件的叠加光场与所述目标光场之间的所述第二光场差异，小于所述第一光场差异。