CN112558314A - 激光阵列分束器和光栅设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光阵列分束器和光栅设计方法，包括：激光器、偏振测量仪、激光准直器、二维液晶达曼光栅和检偏器；偏振测量仪检测激光器发射的偏振激光，在偏振激光为线偏振光时，使偏振激光与二维液晶达曼光栅的主轴的夹角呈预设角度，预设角度使衍射后的激光阵列的方向与未经衍射的激光的偏振方向垂直；偏振测量仪还在偏振激光为圆偏振光时，将偏振激光直接射至激光准直器；激光准直器放大偏振激光的光斑直径；二维液晶达曼光栅使准直后的偏振激光入射在有效面中心位置形成阵列光束；检偏器将未经衍射的激光从所阵列光束中分离出去。本发明能够将未衍射光和衍射光完全分离开，提高了探测器对对应衍射级光子的探测概率。

Description

激光阵列分束器和光栅设计方法

技术领域

本发明涉及激光三维成像雷达技术领域，尤其涉及一种激光阵列分束器和光栅设计方法。

背景技术

为了进行较远距离的激光三维成像，通常需要将一束激光分为若干的阵列光束，通过提高激光回波效率，从而提高激光的利用率，进而提高激光雷达的探测距离。

但是传统的激光分束技术中，激光经过光栅分束后，光束中混有未经衍射的零级光束，对于大视场角和高阶分束光栅，零级光束的能量较强，因此会影响后续阵列光束的应用效果。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种激光阵列分束器和光栅设计方法，以解决现有激光分束技术中，分束后的光束中混有未经衍射的零级光束，影响后续阵列光束的应用效果的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种激光阵列分束器，包括：激光器、偏振测量仪、激光准直器、二维液晶达曼光栅和检偏器；

所述激光器用于发射偏振激光；

所述偏振测量仪用于检测所述偏振激光，在所述偏振激光为线偏振光时，使所述偏振激光与所述二维液晶达曼光栅的主轴的夹角呈预设角度，并射至所述激光准直器；其中，所述预设角度用于使衍射后的激光阵列的方向与未经衍射的激光的偏振方向垂直；

所述偏振测量仪还用于在所述偏振激光为圆偏振光时，将所述偏振激光射至所述激光准直器；

所述激光准直器，用于放大所述偏振激光的光斑直径；

所述二维液晶达曼光栅，用于使准直后的所述偏振激光入射在有效面中心位置，形成阵列光束；

所述检偏器，用于将未经衍射的激光从所述阵列光束中分离出去。

可选的，所述预设角度为-45°或+45°。

可选的，所述二维液晶达曼光栅为向列相液晶达曼光栅。

可选的，采用激光直写技术制作所述向列相液晶达曼光栅。

可选的，所述二维液晶达曼光栅的设计原理包括：根据

使所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的强度相等；其中，c₀为0衍射级的光场分布，c_b为非0衍射级的光场分布，x_κ为一维液晶达曼光栅的透过率函数的拐点，T为一维液晶达曼光栅的一个光栅周期，N为一个光栅周期内的拐点总数，B为所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的集合。

可选的，所述二维液晶达曼光栅的设计方法，包括：

将x方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到x方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{x_κ}，以及将y方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到y方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{y_κ}；

在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，得到x方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{x_κ'}和y方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{y_κ'}；

根据分布集{x_κ'}在x方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到x方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数，以及根据分布集{y_κ'}在y方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到y方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数；

将x方向上的相位变化函数和y方向上的相位变化函数进行逻辑运算整合，得到所述二维液晶达曼光栅。

可选的，所述在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，包括：

利用GS算法，在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种光栅设计方法，包括：

根据

使液晶达曼光栅分束的阵列光束中所有显现的衍射级光束的强度相等；其中，c₀为0衍射级的光场分布，c_b为非0衍射级的光场分布，x_κ为一维液晶达曼光栅的透过率函数的拐点，T为一维液晶达曼光栅的一个光栅周期，N为一个光栅周期内的拐点总数，B为所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的集合。

可选的，所述液晶达曼光栅的设计方法还包括：

将x方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到x方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{x_κ}，以及将y方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到y方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{y_κ}；

在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，得到x方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{x_κ'}和y方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{y_κ'}；

根据分布集{x_κ'}在x方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到x方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数，以及根据分布集{y_κ'}在y方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到y方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数；

将x方向上的相位变化函数和y方向上的相位变化函数进行逻辑运算整合，得到二维液晶达曼光栅。

可选的，所述在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，包括：

利用GS算法，在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化。

本发明实施例的激光阵列分束器和光栅设计方法与现有技术相比存在的有益效果是：

本实施例的激光阵列分束器主要包括：激光器、偏振测量仪、激光准直器、二维液晶达曼光栅和检偏器，结构简单，成本低；其中，偏振测量仪检测激光器发射的偏振激光，在偏振激光为线偏振光时使偏振激光与二维液晶达曼光栅的主轴的夹角呈预设角度，使衍射后的激光阵列的方向与未经衍射的激光的偏振方向垂直，偏振测量仪还在偏振激光为圆偏振光时将偏振激光直接射至激光准直器，检偏器则将未经衍射的激光从阵列光束中分离出去，实现将未衍射光束和衍射光束完全分离开，提高了探测器对对应衍射级光子的探测概率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种激光分束器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的带有未衍射光的远场光场局部分布的示意图；

图3是本发明实施例提供的不带有未衍射光的远场光场分布的示意图；

图4是本发明实施例提供的一维液晶达曼光栅在一个光栅常数T内，相位函数随着空间位置的变化示意图；

图5是本发明实施例提供的64×64二维液晶达曼光栅的相位分布及其细节示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，本实施例提供了一种激光阵列分束器。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

所述激光阵列分束器主要包括：激光器100、偏振测量仪200、激光准直器300、二维液晶达曼光栅400和检偏器500。

具体的，激光器100发射偏振激光，如图2，为带有未经衍射光的远场光场局部分布；偏振测量仪200检测所述偏振激光。

在偏振激光为线偏振光时，偏振测量仪200使偏振激光与二维液晶达曼光栅400的主轴的夹角呈预设角度，并射至激光准直器300，激光准直器300放大偏振激光的光斑直径；二维液晶达曼光栅400使准直后的偏振激光入射在有效面中心位置，形成阵列光束；检偏器500将未经衍射的激光从阵列光束中分离出去，如图3，为不带有未经衍射光的远场光场分布；其中，预设角度用于使衍射后的激光阵列的方向与未经衍射的激光的偏振方向垂直。

或者，在所述偏振激光为圆偏振光时，偏振测量仪200将偏振激光直接射至激光准直器300；激光准直器300放大偏振激光的光斑直径；二维液晶达曼光栅400使准直后的偏振激光入射在有效面中心位置，形成阵列光束；检偏器500将未经衍射的激光从阵列光束中分离出去。

本实施例的激光阵列分束器，使用纯偏振态激光作为输入，激光偏振态为线偏振态时，偏振激光与二维液晶达曼光栅400的主轴的夹角呈预设角度时，即衍射后的激光阵列与未经衍射的激光偏振方向垂直；当激光偏振态为圆偏振态时，无需考虑达曼光栅的主轴方向，衍射后的激光阵列与未经衍射的激光圆偏振方向相反，可以通过检偏器500将未经衍射的激光完全分离出去；且本实施例的二维液晶达曼光栅400也可用于激光匀光，具有较好的实用性。

可选的，本实施例的预设角度可以为-45°或+45°。

示例性的，本实施例偏振测量仪200对激光器100输出的激光偏振态进行检测，若激光为线偏振光，需要将激光偏振方向调整至与二维液晶达曼光栅400的主轴的夹角呈-45°或+45°，从而保证后续阵列输出倾斜；激光准直器300使激光光斑直径较大，相同光栅周期下，激光覆盖光栅面积越大衍射效果越好；然后调整二维液晶达曼光栅400的位置，使激光入射在光栅有效面中心位置，并调整光栅方向，使光栅输出的阵列光束倾斜；最终选择合适的检偏器500，将未经衍射的激光从阵列光中完全分离出去。

可选的，本实施例的二维液晶达曼光栅400为向列相液晶达曼光栅。

本实施例的达曼光栅主要为利用非线性晶体几何相位调制激光的液晶达曼光栅，例如蓝相液晶、向列相液晶等液晶光栅。向列相液晶达曼光栅是使用向列相液晶通过激光直写技术制作的二维液晶达曼光栅400，通常安装于激光准直器300后，当激光通过准直器具有较小的发散角时，通过合理设计的向列相液晶达曼光栅，可以对激光进行分束，并且光束阵列具有一定的发散角，从而实现一定视场角内的激光阵列照明。

具体的，向列相液晶分子的主轴方向α，其琼斯矩阵可以写为：

当基模高斯光束|ψ_in>入射时，出射光场可表示为：

对于线偏振态的光束，可在正交圆偏振态基底{L，R}下分解：

|ψ_in>＝ψ_L|L>+ψ_R|R>

其中，

ψ_L和ψ_R分别为左旋和右旋圆偏振分量的复系数。因此出射光场为：

|ψ>＝exp[i(-2α)]ψ_L|R>+exp[i(2α)]ψ_R|L>，

即入射光场的左旋圆偏分量引入了-2α的附加几何相位，以及入射光场的右旋圆偏分量引入了2α的附加几何相位。通过控制衬底基片上不同液晶室内液晶分子的主轴排布方向α(x，y)，可分别为两个圆偏分量引入几何相位调制。

进一步地，液晶光栅引入0-π二值化的达曼相位，令

则出射光场为：

即当入射光偏振方向为±45°或为圆偏振光时，其经过二维液晶达曼光栅400的偏振态正交，可以使用偏振分束器或偏振片进行分离。

可选的，本实施例的检偏器500可以为偏振分束器或偏振片。

可选的，本实施例采用激光直写技术制作向列相液晶达曼光栅。在实际制作中，使用激光直写技术制作向列相液晶达曼光栅，可以减小加工周期，降低制备成本，具有较强的实用性，且加工出的光栅，具有尺寸小、加工成本低、未衍射激光可以消除的特点。

在一个实施例中，所述二维液晶达曼光栅400的设计原理包括：根据

使所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的强度相等；其中，c₀为0衍射级的光场分布，c_b为非0衍射级的光场分布，x_κ为一维液晶达曼光栅的透过率函数的拐点，T为一维液晶达曼光栅的一个光栅周期，N为一个光栅周期内的拐点总数，B为所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的集合。

进一步地，所述二维液晶达曼光栅400的设计方法，包括：

将x方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到x方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{x_κ}，以及将y方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到y方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{y_κ}。

在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，得到x方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{x_κ'}和y方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{y_κ'}。

根据分布集{x_κ'}在x方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到x方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数，以及根据分布集{y_κ'}在y方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到y方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数。

将x方向上的相位变化函数和y方向上的相位变化函数进行逻辑运算整合，得到所述二维液晶达曼光栅400。

在实际加工过程中，液晶相位排布可以不满足0-π，因为0-π可能会导致液晶间化学键断裂。优选的，本实施例加工0-88°左右的光栅。

另外，光栅的衍射效率根据光栅常数的不同有所变化，例如，当光栅常数(光栅周期)为5μm时，衍射角度2°时，衍射效率约80％，未衍射的光斑位于阵列中央，其能量与周围衍射级接近。所以，在设计光栅时也可以使用这种0-π的极限情况时，加工需要考虑液晶偏转不足造成的误差，这个误差反映在激光几何相位中，导致产生衍射光，实际的衍射效果也是优于传统光刻达曼光栅的。

可选的，利用GS算法，在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化。

上述二维液晶达曼光栅400，通过几何相位理论进行空间光调制，形成激光阵列光束，能够通过检偏器500将未衍射光和衍射光完全分离开，提高了探测器对对应衍射级光子的探测概率。

具体的，设一维液晶达曼光栅的透过率函数为φ_D(x)，由于二维液晶达曼光栅400是一种二值化的0-π相位光栅，因此其一个光栅周期T内透过率函数随着空间位置的变化参见图4，其中，x_κ为拐点坐标。在拐点x_κT处，arg[φ_D(x)]的值会发生跃变，即从0变为π，或从π变为0。由于衍射光栅的透过率函数可进行傅里叶展开，其每一项的傅里叶系数cb表示衍射级b处的光场分布，因此对图4所示的二维液晶达曼光栅400进行展开，可得0衍射级的光场分布为：

其中，N为一个光栅周期内的拐点总数，且必为偶数。对于非0衍射级，其光场分布为：

进一步地，b衍射级处光场的强度为P_b＝|c_b|²，结合c₀和c_b的公式，可知二维液晶达曼光栅400的衍射场中，各个衍射级的强度与光栅周期T无关，仅与拐点总数N和拐点坐标x_κ有关。光栅周期T的大小只决定了相邻衍射级间的距离。

令，希望显现的衍射级光束构成的集合为B，则若要使所有可显现的衍射级光束的强度相等，需满足：

根据上述约束条件，可利用优化算法来计算拐点总数N和拐点坐标x_κ，进而制作二维液晶达曼光栅400。具体的，根据上述约束条件设定相关参数初值，即设定可显现的衍射级的集合B，将B带入到c₀和c_b的公式中，通过傅里叶变换，得到图4中的拐点位置集合{x_κ}；利用GS算法在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，对拐点集{x_κ}进行优化，得到最终的拐点分布集{x_κ'}；根据集合{x_κ'}，在一个光栅周期内进行光栅刻画，得到最终的一维液晶达曼光栅的相位变化函数；按照相同的步骤，对y方向上的光栅参数进行计算和优化，获得拐点分布集合{y_κ'}；最后将x和y方向上的相位变化函数进行逻辑运算整合，得到最终的二维液晶达曼光栅400，如图5，为64×64二维液晶达曼光栅400的相位分布及其细节示意图。

本实施例的二维液晶达曼光栅400，通过几何相位引入自旋霍尔效应，将激光进行分束的同时，能够将未经衍射的激光与衍射后的激光偏振态进行区分，从而实现将未经衍射的激光完全分离出去的目的。

上述激光阵列分束器，使用向列相液晶进行制作，通过几何相位理论进行空间光调制，形成激光阵列光束，能够将未衍射光和衍射光完全分离开，提高了探测器对对应衍射级光子的探测概率；向列相液晶达曼光栅在实际制作中使用激光直写技术，其加工周期短、制备成本低，具有较强的实用性；且二维液晶达曼光栅400除了用于激光阵列照明以外，也可用于激光匀光，具有较好的实用性，具有市场竞争力。

基于上述激光分束器，本实施例还提供了一种光栅设计方法，详述如下：

根据

使液晶达曼光栅分束的阵列光束中所有显现的衍射级光束的强度相等；其中，c₀为0衍射级的光场分布，c_b为非0衍射级的光场分布，x_κ为一维液晶达曼光栅的透过率函数的拐点，T为一维液晶达曼光栅的一个光栅周期，N为一个光栅周期内的拐点总数，B为所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的集合。

进一步地，所述达曼光栅的设计方法还包括：

将x方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到x方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{x_κ}，以及将y方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到y方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{y_κ}。

在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，得到x方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{x_κ'}和y方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{y_κ'}。

根据分布集{x_κ'}在x方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到x方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数，以及根据分布集{y_κ'}在y方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到y方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数。

将x方向上的相位变化函数和y方向上的相位变化函数进行逻辑运算整合，得到所述二维液晶达曼光栅。

可选的，利用GS算法，在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化。

上述光栅设计方法，通过几何相位理论进行空间光调制，形成激光阵列光束，经过检偏器能够将未衍射光和衍射光完全分离开，提高了探测器对对应衍射级光子的探测概率，具有良好的实用性。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模型的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上实施例仅用以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；而这些修改或者替换，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光阵列分束，其特征在于，包括：激光器、偏振测量仪、激光准直器、二维液晶达曼光栅和检偏器；

所述激光器用于发射偏振激光；

所述偏振测量仪用于检测所述偏振激光，在所述偏振激光为线偏振光时，使所述偏振激光与所述二维液晶达曼光栅的主轴的夹角呈预设角度，并射至所述激光准直器；其中，所述预设角度用于使衍射后的激光阵列的方向与未经衍射的激光的偏振方向垂直；

所述偏振测量仪还用于在所述偏振激光为圆偏振光时，将所述偏振激光射至所述激光准直器；

所述激光准直器，用于放大所述偏振激光的光斑直径；

所述二维液晶达曼光栅，用于使准直后的所述偏振激光入射在有效面中心位置，形成阵列光束；

所述检偏器，用于将未经衍射的激光从所述阵列光束中分离出去。

2.如权利要求1所述的激光阵列分束，其特征在于，所述预设角度为-45°或+45°。

3.如权利要求1所述的激光阵列分束，其特征在于，所述二维液晶达曼光栅为向列相液晶达曼光栅。

4.如权利要求3所述的激光阵列分束，其特征在于，采用激光直写技术制作所述向列相液晶达曼光栅。

5.如权利要求1所述的激光阵列分束，其特征在于，所述二维液晶达曼光栅的设计原理包括：根据

使所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的强度相等；其中，c₀为0衍射级的光场分布，c_b为非0衍射级的光场分布，x_κ为一维液晶达曼光栅的透过率函数的拐点，T为一维液晶达曼光栅的一个光栅周期，N为一个光栅周期内的拐点总数，B为所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的集合。

6.如权利要求5所述的激光阵列分束，其特征在于，所述二维液晶达曼光栅的设计方法，包括：

将x方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到x方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{x_κ}，以及将y方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到y方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{y_κ}；

在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，得到x方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{x_κ'}和y方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{y_κ'}；

根据分布集{x_κ'}在x方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到x方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数，以及根据分布集{y_κ'}在y方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到y方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数；

将x方向上的相位变化函数和y方向上的相位变化函数进行逻辑运算整合，得到所述二维液晶达曼光栅。

7.如权利要求6所述的激光阵列分束，其特征在于，所述在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，包括：

利用GS算法，在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化。

8.一种光栅设计方法，其特征在于，包括：

根据

使液晶达曼光栅分束的阵列光束中所有显现的衍射级光束的强度相等；其中，c₀为0衍射级的光场分布，c_b为非0衍射级的光场分布，x_κ为一维液晶达曼光栅的透过率函数的拐点，T为一维液晶达曼光栅的一个光栅周期，N为一个光栅周期内的拐点总数，B为所述阵列光束中所有显现的衍射级光束的集合。

9.如权利要求8所述的光栅设计方法，其特征在于，所述液晶达曼光栅的设计方法还包括：

将x方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到x方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{x_κ}，以及将y方向上的B带入所述衍射级的光场分布中并进行傅里叶变换，得到y方向上的所述透过率函数的所有拐点位置的集合{y_κ}；

在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，得到x方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{x_κ'}和y方向上的所述透过率函数的最终拐点的分布集{y_κ'}；

根据分布集{x_κ'}在x方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到x方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数，以及根据分布集{y_κ'}在y方向的一个光栅周期内进行光栅刻画，得到y方向上的一维液晶达曼光栅的相位变化函数；

将x方向上的相位变化函数和y方向上的相位变化函数进行逻辑运算整合，得到二维液晶达曼光栅。

10.如权利要求9所述的光栅设计方法，其特征在于，所述在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化，包括：

利用GS算法，在达曼相位0-π二值化分布的边界条件下，分别对集合{x_κ}和{y_κ}进行优化。

Images