WO2023098897A1 - 衍射光学元件及其制备方法、母版的微纳结构的设计方法 - Google Patents

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WO2023098897A1
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structure layer
layer
master
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伍未名
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浙江水晶光电科技股份有限公司
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B2005/1804—Transmission gratings

Definitions

  • the method further includes: comparing the light intensity distribution of each coordinate point of the preset diffraction pattern with the coordinates corresponding to the target diffraction pattern The light intensity distribution of the point; when the light intensity distribution of the coordinate point of the preset diffraction pattern exceeds the light intensity distribution threshold of the coordinate point corresponding to the target diffraction pattern, the target light intensity I m is corrected to obtain each The light intensity distribution scheme of the coordinate point.
  • a diffractive optical element which may include: a transparent substrate, on which a first grating structure layer and a second grating structure layer are sequentially formed, and the first grating structure layer and the At least one layer of the second grating structure layer is a one-dimensional grating structure layer, and the light beam incident on the transparent substrate passes through the first grating structure layer and the second grating structure layer, and exits a preset array diffraction spot .
  • refractive index difference there are refractive index differences between the first grating structure layer and the filling layer, and between the second grating structure layer and the filling layer, and the refractive index difference is ⁇ 0.2.
  • ⁇ is the angle between the direction of each point in the target lattice and the Z-axis direction of beam propagation
  • the diffractive optical element can include: a transparent substrate, on which are sequentially formed There are a first grating structure layer, a filling layer and a second grating structure layer, and the light beam incident on the transparent substrate from the light source passes through the first grating structure layer and the second grating structure layer, and emits a preset array diffraction spot.
  • Fig. 14 is the third schematic diagram of the first grating structure layer and the second grating structure layer of the diffractive optical element structure provided by this embodiment;
  • setting and “connection” should be understood in a broad sense, for example, it can be a fixed connection, a detachable connection, or an integral connection; it can be a direct It can also be connected indirectly through an intermediary, or it can be the internal communication of two elements.
  • connection should be understood in a broad sense, for example, it can be a fixed connection, a detachable connection, or an integral connection; it can be a direct It can also be connected indirectly through an intermediary, or it can be the internal communication of two elements.
  • the material of the grating structure layer and the material of the filling layer 130 have a certain difference in refractive index, and the difference between the refractive index of the material of the first grating structure layer 110 and the material of the filling layer 130 is between 0.35 and 1.00 Meanwhile, the material of the second grating structure layer 120 is the same as that of the filling layer 130, and the refractive index of the material of the second grating structure layer 102 and the material of the filling layer 130 are between 1.30 and 2.10.
  • the one-dimensional lattices generated by the two grating structure layers can be connected in a straight line, and the straight lines of the lattices generated by the two grating structure layers are at any angle and are not perpendicular to each other.
  • one of the lattice numbers be Nx1*Ny1, and the other lattice number be Nx2*Ny2.
  • One of the grating structure layers is a strip grating structure layer, and the lattices generated after the light beam is irradiated are all one-dimensional symmetrical lattices, and Nx1 or Ny1 is 1, requiring that the zeroth order is at the symmetry center of the lattice.
  • different optical lattice arrangements can be realized by the periodic topography features of the DOE of different gratings.
  • Some DOEs have a periodic grating shape that produces a symmetrical one-dimensional optical lattice, while some DOEs have a strange periodic shape but can produce an asymmetrical optical lattice arrangement.
  • symmetry refers to the position of the optical zero-order diffraction order of the DOE periodic topography, and whether it is just symmetrically divided into one-dimensional lattice. Symmetrical division means symmetry, and asymmetrical division means asymmetry.
  • a high-difficulty DOE multi-dot matrix can also be disassembled into the other two according to specific needs.
  • Suitable lattice scheme the two lattice schemes after disassembly have the corresponding surface pattern of the grating structure layer, and the final beam passes through the double-layer grating structure layer to form the diffracted light of the preset array, and obtain the high-difficulty DOE multi-lattice pattern .
  • Both the first grating structure layer and the second grating structure layer are one-dimensional Damman grating structures, and the angle between the first grating structure layer and the second grating structure layer is between 45 degrees and 90 degrees;
  • the cyclic input light intensity I n and the cyclic input phase ⁇ n are substituted into the formula Fourier transform to obtain output light intensity I t and output binarized phase ⁇ t ; wherein, i is a coefficient
  • the design method of the micro-nano structure of the master and the diffractive optical element and its preparation method of the present application are reproducible and can be used in various industrial applications.
  • the design method of the micro-nano structure of the master and the diffractive optical element and its preparation method of the present application can be used in the technical field of diffractive optics.

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Abstract

本申请提供一种衍射光学元件及其制备方法、母版的微纳结构的设计方法，涉及衍射光学技术领域，包括提供一透明基底；在透明基底的一侧表面通过第一母版形成第一光栅结构层；在形成有第一光栅结构层的透明基底上通过第二母版形成第二光栅结构层，其中，第一光栅结构层和第二光栅结构层中的至少一者为一维达曼光栅结构，另一者为二维周期光栅结构。第一光栅结构层和第二光栅结构层各自产生的点阵结合，形成预设的阵列点阵。采用双层光栅结构层后，各层的结构具备形貌特征尺寸较大，结构复杂度低等特征，大大降低了衍射光学元件设计与母版加工难度，同时获得高性能光束分束，保持二维点阵有较好的分束均匀性。

Description

衍射光学元件及其制备方法、母版的微纳结构的设计方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年12月03日提交中国国家知识产权局的申请号为202111465867.0、名称为“衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及衍射光学技术领域，具体涉及一种衍射光学元件及其制备方法、母版微纳结构的设计方法。
背景技术
衍射光学元件(DOE)是一种光学分束器件，DOE产品涉及的光学指标参数包含整体的光束效率、零级衍射级的光强，以及各个衍射级光学强度的均匀性。其中均匀性是一项重要的设计指标，即各个衍射级光学强度的均匀性，其定义为各个衍射级中光强最高与最低差值与和值的比值，该指标数值越低，代表性能越好。
衍射光学元件将光源分束后照射在接收屏上，当分束的视场角过大且接收屏上有效的衍射级次过多时，按照常规的设计(即单层结构的DOE)来生产加工，该指标几乎很难达到可使用的标准。
发明内容
本申请实施例提供了一种衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法，通过在透明基底上形成第一光栅结构层和第二光栅结构层，以对光束分束，能够提高衍射级光学强度的均匀性。
本申请一些实施例提供了一种衍射光学元件的制备方法，可以包括提供一透明基底；在所述透明基底的一侧表面通过第一母版形成第一光栅结构层；在形成有第一光栅结构层的所述透明基底上通过第二母版形成第二光栅结构层，其中，所述第一母版上的第一预设衍射图案和所述第二母版上的第二预设衍射图案不同，所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的至少一层为一维光栅结构层。
本申请另一些实施例提供了一种母版衍射图案的设计方法，可以包括：将输入光强I 0和输入相位φ 0代入公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000001
进行傅里叶变换，得到输出光强I t和输出相位φ t；其中，输入光强为1，输入相位在0至π之间随机取值，i为系数
Figure PCTCN2022136316-appb-000002
计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c；将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000003
傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m；当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于光强预设值，根据公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000004
计算每个坐标点的二值化相位φ t0，得到预设衍射图案。
可选地，所述将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000005
傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m之后，所述方法还可以包括：当输出光强I t与目标光强I m的差值I c大于等于光强预设值，将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000006
傅里叶变换，得到修正输入光强I r和修正输入相位φ r；对所述修正输入相位φ r二值化，得到循环输入光强I n和循环输入相位φ n；将循环输入光强I n和循环输入相位φ n代入公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000007
傅里叶变换，得到输出光强I t和输出二值化相位φ t；其中，i为系数
Figure PCTCN2022136316-appb-000008
计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c；当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于光强预设值，将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000009
傅里叶变换，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m；根据公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000010
计算每个坐标点的二值化相位φ t0，得到预设衍射图案。
可选地，所述根据公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000011
计算每个坐标点的二值化相位φ t0，得到预设衍射图案之后，所述方法还包括：对比所述预设衍射图案的各坐标点位的光强分布和目标衍射图案对应的各坐标点位的光强分布；当所述预设衍射图案的坐标点位的光强分布超出所述目标衍射图案对应坐标点位的光强分布阈值时，矫正所述目标光强I m，得到各坐标点位的光强分布方案。
可选地，所述当所述预设衍射图案的坐标点位的光强分布超出所述目标衍射图案对应坐标点位的光强分布阈值时，矫正所述目标光强I m，得到各坐标点位的光强分布方案可以包括：调整所述目标光强I m＝I 0×1/cos(θ)，θ为目标点阵中各点方向与光束传播方向的夹角。
本申请的再一些实施例提供了一种衍射光学元件，可以包括：透明基底，所述透明基底上依次形成有第一光栅结构层和第二光栅结构层，所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的至少一层为一维光栅结构层，入射所述透明基底的光束经所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层后，出射预设的阵列衍射光斑。
可选地，所述一维光栅结构层的表面图案为条状周期光栅图案。
可选地，所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层之间形成有填充层。
可选地，所述透明基底和所述第一光栅结构层之间镀设有光学膜，和/或，所述透明基底远离所述第一光栅结构层的一侧镀设有光学膜。
可选地，所述第一光栅结构层和所述填充层之间、所述第二光栅结构层分别和所述填充层之间具有折射率差，且所述折射率差≥0.2。
本申请的一些实施例还提供了一种母版的微纳结构的设计方法以及衍射光学元件及其制备方法，通过在透明基底上形成第一光栅结构层和第二光栅结构层，以对光束分束，能 够提高衍射级光学强度的均匀性。
本申请的一些实施例提供了一种母版的微纳结构的设计方法，可以包括：将输入光强I 0和输入相位φ 0代入公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000012
进行傅里叶变换，得到输出光强I t和输出相位φ t；其中，输入光强为1，输入相位在0至π之间随机取值，i为系数
Figure PCTCN2022136316-appb-000013
计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c；将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000014
傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m；当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于输出光强I t的5％时，根据公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000015
计算每个坐标点的二值化相位φ t0，所述二值化相位与所述母版的微纳结构相对应，从而得到所述母版的微纳结构。
可选地，所述将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000016
傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m之后，所述方法还可以包括：当输出光强I t与目标光强I m的差值I c大于等于光强预设值，将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000017
傅里叶变换，得到修正输入光强I r和修正输入相位φ r；对所述修正输入相位φ r二值化，得到循环输入光强I n和循环输入相位φ n；将循环输入光强I n和循环输入相位φ n代入公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000018
傅里叶变换，得到输出光强I t和输出二值化相位φ t；其中，i为系数
Figure PCTCN2022136316-appb-000019
计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c；当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于输出光强I t的5％时，将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000020
傅里叶变换，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m；根据公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000021
计算每个坐标点的二值化相位φ t0，所述二值化相位与所述母版的微纳结构相对应，从而得到所述母版的微纳结构。
可选地，所述设计方法方法还可以包括：通过下述公式对所述目标光强I m进行调整，从而对所述目标光强I m进行矫正，以在接收器件上达到或者接近理想的预设点阵的光强I tg：
I m＝I tg×1/cos(θ)，
其中，θ为目标点阵中各点方向与光束传播Z轴方向的夹角；
I tg为理想的预设点阵的光强。
本申请的另一些实施例提供了一种衍射光学元件的制备方法，该制备方法可以包括提供一透明基底；通过上述母版的微纳结构的设计方法来形成第一母版的微纳结构和第二母版的微纳结构；在所述透明基底的一侧表面通过对所述第一母版的微纳结构进行压印来形成第一光栅结构层；在形成有第一光栅结构层的所述透明基底上通过对所述第二母版的微纳结构进行压印来形成第二光栅结构层，其中，所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层两者均为一维达曼光栅结构，所述第一光栅结构层与所述第二光栅结构层之间的夹角在 45度至90度；或者，
所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的一者为一维达曼光栅结构，并且所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的另一者为二维周期光栅结构，所述二维周期光栅结构的图像是无规则的，所述一维达曼光栅结构所对应的图案延伸所在的直线与所述二维周期光栅结构所对应的图案的横向边缘所在的直线之间的夹角在45度至90度。
可选地，所述一维达曼光栅结构可以为具有条状周期的光栅图案，所述一维达曼光栅结构的所述周期可以介于2μm至20μm之间；所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条宽度可以彼此不同，并且所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条之间的间距可以彼此不同；所述二维周期光栅结构的周期可以介于2μm至40μm之间。
本申请的再一些实施例提供了一种衍射光学元件，所述衍射光学元件可以通过上述衍射光学元件的制备方法来制备，所述衍射光学元件可以包括：透明基底，所述透明基底上依次形成有第一光栅结构层、填充层和第二光栅结构层，光源入射所述透明基底的光束经所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层后，出射预设的阵列衍射光斑。
可选地，所述填充层是通过旋涂填平而形成在所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层之间的。
可选地，所述第一光栅结构层的材料的折射率与所述填充层的材料的折射率的差值可以介于0.35至1.00之间，以及所述第二光栅结构层的材料与所述填充层的材料相同并且所述第二光栅结构层的材料与所述填充层的材料的折射率介于1.30至2.10之间。
本申请实施例提供的衍射光学元件及其制备方法、母版衍射图案的设计方法以及母版的微纳结构的设计方法，在透明基底上依次形成第一光栅结构层和第二光栅结构层，第一光栅结构层和第二光栅结构层中的至少一者为一维达曼光栅结构，另一者为一维达曼光栅结构或二维光栅结构层，一维达曼光栅结构上形成条纹图案，二维光栅结构层上形成复杂图案，上述图案均可通过算法得到；第一光栅结构层产生对应的点阵图案，第二光栅结构层产生对应的点阵图案，将第一光栅结构层和第二光栅结构层结合在透明基底上时，第一光栅结构层和第二光栅结构层各自产生的点阵结合，形成预设的阵列点阵，接收屏上能接收到预设的阵列衍射光斑。相当于将形成的预设的阵列点阵拆解为两个简单的点阵，这两个简单的点阵能分别通过第一光栅结构层和第二光栅结构层得到。采用双层光栅结构层后，由于分解后各层的结构具备形貌特征尺寸较大，结构复杂度低等特征，大大降低了衍射光学元件设计与加工的难度，可通过衍射光学元件，获得高性能光束分束，从而保持二维点阵也有较好的分束均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的 附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本实施例提供的衍射光学元件结构示意图；
图2是本实施例提供的衍射光学元件的光路图之一；
图3是预设点阵拆解过程图；
图4是图3对应的衍射微纳结构图案示意图；
图5是本实施例提供的衍射光学元件的制备方法流程图；
图6是本实施例提供的母版衍射图案的设计方法流程图；
图7是本实施例提供的衍射光学元件的光路图之二；
图8是示例3*5DOE的衍射图案及其对应的点阵图；
图9是图8中衍射图案的三维图；
图10是本实施例提供的衍射光学元件结构第一光栅结构层和第二光栅结构层示意图之一；
图11是图10对应的点阵图；
图12是本实施例提供的衍射光学元件结构第一光栅结构层和第二光栅结构层示意图之二；
图13是图12对应的点阵图；
图14是本实施例提供的衍射光学元件结构第一光栅结构层和第二光栅结构层示意图之三；
图15是图14对应的点阵图。
图标：100-衍射光学元件；101-透明基底；110-第一光栅结构层；120-第二光栅结构层；130-填充层；200-接收屏。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
DOE产品涉及的光学指标参数包含整体的光束效率，零级衍射级的光强，以及各个衍射级光学强度的均匀性。其中均匀性，其定义为各个衍射级中光强最高与最低差值与和值的比值，该指标数值越低，代表性能越好。
均匀性要求的来源还是在产品端，当其应用在三维探测当中，为了提高深度信息的点云处理效率，要求每一个投射到接收屏上的光斑，其光强要尽量保持一致。过低的均匀程度，会对接收端分析点云过程中的效率以及精确度产生影响，光强过低的话甚至无法对目标光斑做出有效的识别。
在大角度(横纵视场角平均大于60°，可选地，在一些实施例中，横纵视场角平均大于70°)下实现过多的分束衍射光(衍射级次的数目大于60，可选地，在一些实施例中，衍射级次的数目大于70)，现有采用单层结构的DOE较难实现，单层结构的DOE器件的设计以及制造对于微纳结构的精密程度的要求过高，导致难以实现较好的均匀性。在一些实施例中，难以实现较好的均匀性是指均匀性小于20％。根据行业的经验，在量产形式下的光刻机加工方案下得到的DOE，其均匀性都普遍不够理想。
为解决上述问题，本申请实施例提供一种衍射光学元件100，出射预设的阵列衍射光斑，能够提高接收屏200上接收的衍射光斑的均匀性，同时能降低制备难度，同时还适用于矫正设计，让实际打到光屏幕上的光斑能够达到较好的均匀程度。
具体地，请参照图1，本申请实施例提供一种衍射光学元件100，包括：透明基底101，透明基底101上依次形成有第一光栅结构层110和第二光栅结构层120，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的至少一层为一维光栅结构层，入射透明基底101的光束经第一光栅结构层110和第二光栅结构层120后，出射预设的阵列衍射光斑。
可选地，本申请另一实施例也提供了一种衍射光学元件100，包括：透明基底101，透明基底101上依次形成有第一光栅结构层110、填充层和第二光栅结构层120，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120两者均为一维达曼光栅结构，第一光栅结构层110与第二光栅结构层120之间的夹角在45度至90度；或者，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的一者为一维达曼光栅结构，并且第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的另一者为二维周期光栅结构，二维周期光栅结构的图像是无规则的，一维达曼光栅结构所对应的图案延伸所在的直线与二维周期光栅结构所对应的图案的横向边缘所在的直线之间的夹角在45度至90度，光源入射透明基底101的光束经第一光栅结构层110和第二光栅结构层120后，出射预设的阵列衍射光斑。
透明基底101的材料可以是玻璃、蓝宝石玻璃、树脂或者塑料，透明基底101上依次形成第一光栅结构层110和第二光栅结构层120，换言之，透明基底101上形成两层光栅结构层，使入射透明基底101的光束经第一光栅结构层110和第二光栅结构层120后，能够出射预设阵列衍射光斑，以使接收屏200上接收的光斑均匀性较好，即，接近目标。
并且，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的至少一者为一维光栅结构层，另一者可为一维光栅结构层，也可为二维光栅结构层，所述一维光栅结构层可以为一维达曼光栅结构。其中，一维光栅结构层的表面图案为条状周期光栅图案，二维光栅结构层为复杂图案，可由母版衍射图案的设计方法算得，具体计算过程下述说明。
第一光栅结构层110和第二光栅结构层120的材料本身厚度在10微米量级，其中有效的部分是其顶部的三维微纳结构，准确地说是作为上、下两层有折射率差的界面结构，厚度为微米量级。第一光栅结构层110和第二光栅结构层120之间形成有填充层130，图1中第二光栅结构层120与上方的空气形成结构界面，第一光栅结构层110与填充层130材料形成结构界面。光栅结构层的三维维纳结构，可采用二至八阶的多层台阶结构，也可以是灰度结构，具体的图案由入射光源的波长、目标点阵、视场角等一系列规格下优化设计得到的。
光栅结构层的材料和填充层130的材料具有一定折射率差，第一光栅结构层110和填充层130之间具有折射率差，第二光栅结构层120和填充层130材料相同折射率相同。
可选地，光栅结构层的材料和填充层130的材料具有一定折射率差，第一光栅结构层110的材料的折射率与填充层130的材料的折射率的差值介于0.35至1.00之间，第二光栅结构层120的材料与填充层130的材料相同，并且第二光栅结构层102的材料的折射率和填充层130的材料的折射率介于1.30至2.10之间。
此外，透明基底101和第一光栅结构层110之间镀设有光学膜，和/或，透明基底101远离第一光栅结构层110的一侧设置有光学膜。
透明基底101背离光栅结构层的表面可以设立光学元件或镀光学膜来扩展衍射光学元件100的光学性能，如镀抗反膜、耐磨层、ITO层进行保护等；此外，透明基底101光栅结构层的一侧也可以通过镀膜的方法来扩展衍射光学元件100的光学性能，或者透明基底101两侧同时镀光学膜，效果成倍呈现。
模组光源经过准直后入射本申请实施例提供的衍射光学元件100，其中衍射光学元件100的两个光栅结构层对入射光分束，最后形成预设阵列的衍射光，在接收屏200上形成预设阵列衍射光斑。示例地，如图2所示呈现为一片分布均匀的光斑，其中模组光源可为VCSEL光源、EEL光源、光纤激光光源等等。下述为了直观描述分束特性，光源采用点光源的例子进行说明。
本申请实施例提供的衍射光学元件100，能够优化高难规则点阵，衍射光学元件100通过双层光栅结构层形成的周期性图案以产生光学点阵，恰当的将一个高难DOE多点阵需求，拆解成为双层光栅结构层的点阵方案来处理，能够降低工艺的难度，提高最后成品的良率。而在拆解过程中，其中一层光栅结构层为一维光栅结构层，具体地，一维光栅结构层的表面图案为条状周期光栅图案，产生的衍射级呈现一维直线排布，与另一层光栅结构层相结合形成最后的预设阵列衍射光斑，即阵列式的点阵光斑。可选地，其中一层光栅层的结构可以为一维达曼光栅结构层，具体地，一维达曼光栅结构为具有条状周期的光栅图案，所述一维达曼光栅结构的所述周期介于2μm至20μm之间；所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条宽度彼此不同，并且所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条之间的间距彼此不同，另一光栅层的机构可以为一维达曼光栅结构或者二维周期光栅结构，两层光栅结构层相结合形成最后的预设阵列衍射光斑，即阵列式的点阵光斑。如图3所示，等号左侧的阵列式的点阵光斑可拆解为等号右侧的两个点阵方案，图3中拆解的两个点阵方案分别对应图4中的两层光栅结构层形成的预设图案，两层光栅结构层即第一光栅结构层110和第二光栅结构层120分别产生两个点阵方案，光束经透明基底101依次经第一光栅结构层110和第二光栅结构层120后，即可形成图3中最左侧的阵列式的点阵光斑。在图3所示的实施例中，对应零级衍射级与对应预设点阵的对称中心是重叠的。
本申请示出三种点阵方案拆解，在第一种可实现的方式中，衍射光学元件100的两层光栅结构层各自产生的点阵都能连成直线排布，且所在的直线相互垂直。其中一个光栅结构层产生的点阵数为Nx1*Ny1，另一个光栅结构层产生的点阵数为Nx2*Ny2。其中一个光栅结构层必须是条状的周期光栅为主(可由母版衍射图案或母版的微纳结构的设计方法算得)，光入射后形成Nx1或者Ny1为1的一维对称点阵，零级在对称中心。另一个光栅结构层可以是复杂的二维光栅结构层(可由母版衍射图案或母版的微纳结构的设计方法算得的复杂形貌)，产生形成不对称的一维点阵，直线方向与前者垂直，其点阵的零级不在对称中心，在本申请中，母版衍射图案也可以被视为母版的微纳结构。
在第二种可实现的方式中，两层光栅结构层各自产生的一维点阵都能连成直线排布，两层光栅结构层产生的点阵所在的直线相互呈任意角度并不垂直。设其中一个点阵数为Nx1*Ny1，另一个点阵数为Nx2*Ny2。其中一个光栅结构层是条状光栅结构层，光束照射后产生的点阵都为一维对称点阵，Nx1或者Ny1为1，要求零级在点阵的对称中心。另一个光栅结构层可以是条状光栅，产生一维对称点阵，也可以是通过母版衍射图案或母版的微纳结构的设计方法得到的复杂形貌，形成非对称的一维点阵零级不在点阵的对称中心，Nx1或者Ny1为1，该一维光栅点阵连成的直线与前者呈一定夹角。
在第三种可实现的方式中，其中一个光栅结构层为条状光栅产生一维对称点阵，另一 个光栅结构层由母版衍射图案或母版的微纳结构的设计方法算出产生二维对称点阵。其中一个光栅结构层(一维条状光栅)产生点阵数为Nx1*Ny1，其中要求，Nx1、Ny1中一个为1，两者都为奇数；另一个光栅结构层(由母版衍射图案或母版的微纳结构的设计方法算得的复杂图像)产生的点阵数为Nx2*Ny2二维点阵结构，若是一个方向可为奇数，那么该方向上点阵对称且零级在对称中心，若是为偶数，那么点阵不对称零级不在对称中心。
两个光栅结构层分别对应的点阵中，横排、纵列的数目必有一个为1，例如，在上述三种可实现的方式中，其中一个光栅结构层产生的点阵数为Nx1*Ny1，Nx1或者Ny1为1。再以图11为示例，图11中拆解的一个点阵分别为一横排、两纵列，另一个点阵为五横排、一纵列，图11中的两个点阵均符合上述横排、纵列的数目必有一个为1；图13中拆解的一个点阵为一横排、三纵列，另一个点阵为五横排、一纵列，图13中两个点阵均符合上述横排、纵列的数目必有一个为1；图15中的一个点阵为一横排、三纵列，一个点阵为五横排、三纵列，因此图15中第一个点阵符合上述横排、纵列的数目必有一个为1，因此两个点阵中，只要有一个点阵的排布符合横排、纵列的数目必有一个为1即可。
上述三种可实现的方式中，不同光栅的DOE的周期形貌特征可以实现不同的光学点阵排布。有的DOE是周期光栅形貌产生的都是对称性的一维光学点阵，也有的DOE周期形貌奇形怪状，却能够产生非对称的光学点阵排布。这里对称性是指DOE周期形貌的光学零级衍射级的位置，是否刚好将其一维点阵对称分割，对称分割则代表对称性，非对称分割代表不对称。
其中DOE的图形轮廓的周期大约都在波长数倍，其特征尺寸甚至达到了几百纳米的程度。在设计DOE的过程当中本施例采用GS(Gerchberg-Saxton algorithm)相位恢复算法，来完成优化设计过程。除此之外各类启发元优化算法比如粒子群优化算法(PSO)，遗传算法(GA)等算法并且结合电磁波计算理论(角谱定理等)也可以用来设计DOE。
由上述可知，对于作为目标图案的高难DOE多点阵图案来说，首先将其拆解为两个点阵方案，而两个点阵方案各自有对应的光栅结构层图案，通过本申请实施例提供的衍射光学元件的制备方法，以及母版衍射图案或母版的微纳结构的设计方法，能够根据两个点阵方案得到具有双层光栅结构层的衍射光学元件，双层光栅结构层的两层光栅结构层分别对应两个点阵方案，光束经衍射光学元件后，依次通过两层光栅结构层，最终得到两个点阵方案合并后的高难DOE多点阵图案，即目标图案。
需要强调的是，本申请关于点阵方案拆解并不限于上述三种可实现的方式，除上述拆解方式外，当然也可根据具体需要将一个高难DOE多点阵拆解为其他两个合适的点阵方案，拆解后的两个点阵方案有对应的光栅结构层的表面图案，最终光束经双层光栅结构层后，形成预设阵列的衍射光，得到高难DOE多点阵图案。因此，无论如何拆解，只要能降低工 艺的难度，提高最后成品的良率，通过拆解后两个点阵方案对应的双层光栅结构层后，能得到预设的高难DOE多点阵图案皆可，本申请对具体的拆解方案并不做具体限定。并且，因为预设的高难DOE多点阵图案为唯一目标，因此即使拆解为不同的点阵方案，通过与不同点阵对应的双层光栅结构层，最终得到的预设的高难DOE多点阵图案是唯一的。
另一方面，请参照图5，本申请实施例提供一种衍射光学元件100的制备方法，包括：
S100：提供一透明基底101。
S110：在透明基底101的一侧表面通过第一母版形成第一光栅结构层110。
先在透明基底101上通过第一母版压印第一光栅结构层110，然后在第一光栅结构层110上覆盖填充层130旋涂填平。
S120：在形成有第一光栅结构层110的透明基底101上通过第二母版形成第二光栅结构层120。
其中，第一母版上的第一预设衍射图案和第二母版上的第二预设衍射图案不同，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的至少一层为一维光栅结构层。
用紫外灯固化胶水，在填充层130上面，压印第二光栅结构层120。
需要说明的是，通过第一母版形成第一光栅结构层110、通过第二母版形成第二光栅结构层120时，第一母版上的第一预设衍射图案和第一光栅结构层110的图案对应，但不一定一致，取决于采用正形光刻胶还是负形光刻胶，第二母版同理。
可选地，本申请的另一实施例也提供了一种衍射光学元件100的制备方法，包括：
提供一透明基底；
通过上述母版的微纳结构的设计方法来形成第一母版的微纳结构和第二母版的微纳结构；
在所述透明基底的一侧表面通过对所述第一母版的微纳结构进行压印来形成第一光栅结构层；
在形成有第一光栅结构层的所述透明基底上通过对所述第二母版的微纳结构进行压印来形成第二光栅结构层，
其中，
所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层两者均为一维达曼光栅结构，所述第一光栅结构层与所述第二光栅结构层之间的夹角在45度至90度；
或者，所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的一者为一维达曼光栅结构，并且所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的另一者为二维周期光栅结构，所述二维周期光栅结构的图像是无规则的，所述一维达曼光栅结构所对应的图案延伸所在的直线与所述二维周期光栅结构所对应的图案的横向边缘所在的直线之间的夹角在45度至90度。
母版可以采用DUV设备光刻再刻蚀，或直接用激光直写的方法制备。在母版制备完成后，采用纳米压印的方法将母版压在透明基底101材料上面，分两次在透明基底101上进行纳米压印制备衍射光学元件100，即先在透明基底101上通过第一母版压印第一光栅结构层110，然后涂覆填充层130，再通过第二母版压印第二光栅结构层120。在压印过程中均可以通过增加标记的方法提高对位精度，这种结构的对位误差取决于wafer之间的对位夹角精度，其位置误差的要求远小于传统方法中元器件之间的对位误差，因此可以提高衍射光学元件100整体的光学性能。
由此可见，如何在透明基底101上形成第一光栅结构层110和第二光栅结构层120主要取决于母版如何设计，母版上的预设衍射图案或微纳结构决定了光栅结构层的图案，以产生预设点阵光斑。
因此，请参照图6，本申请实施例还提供一种母版衍射图案或者母版的微纳结构的设计方法，包括：
S200：将输入光强I 0和输入相位φ 0代入公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000022
进行傅里叶变换，得到输出光强I t和输出相位φ t；其中，输入光强为1，输入相位在0至π之间随机取值，i为系数
Figure PCTCN2022136316-appb-000023
本申请施例中将衍射光学元件100设计为二阶结构，台阶的高度由光源波长以及材料折射率决定，二阶的俯视结构由GS算法实现。该算法对一维光栅结构层和二维光栅结构层都适用。由于各处有台阶有变化折射率不同，致使光源经过光栅后相位产生变化，此处相位的变化满足薄元件近似，等同于结构的变化产生Π的相位，其中λ是光源的波长，n1，n2分别是光栅结构界面上下介质的折射率，因此高度h满足如下等式：
Figure PCTCN2022136316-appb-000024
将首先根据屏幕上点阵的FOV以及波长，满足如下等式来确定DOE的周期Px，Py长宽：
Figure PCTCN2022136316-appb-000025
式中FOV_H,V代表了点阵的横向，纵向的视场角，n H,V代表了横向，纵向的点数。确定光栅的周期Px，Py长宽后，再采用GS算法优化光栅结构，算法优化的逻辑图以及光路图如图7至图9所示。
其中，一开始设置光源为均一光源I 0＝1，输入相位φ t为0至
Figure PCTCN2022136316-appb-000026
之间随机相位分布，目标的点阵光强分布I m均为1，其余为0。
S210：计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c。
第一母版和第二母版分别对应两个拆解后的点阵图案，当设计第一母版时，则目标光 强I m为与第一母版对应的点阵图案的光强，当设计第二母版时，则目标光强I m为与第二母版对应的点阵图案的光强。
S220：将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000027
傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m。
光束的传播在数学模型上可以简化为傅里叶变换，因此优化中使用fft与ifft来仿真传播过程。
S230：当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于光强预设值，根据公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000028
计算每个坐标点的二值化相位φ t0，得到预设衍射图案；可选地，二值化相位φ t0与所述母版的微纳结构相对应，从而得到所述母版的微纳结构。
S240：当输出光强I t与目标光强I m的差值I c大于等于光强预设值，将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000029
傅里叶变换，得到修正输入光强I r和修正输入相位φ r。
S241：对修正输入相位φ r二值化，得到循环输入光强I n和循环输入相位φ n。
返回至S200，将循环输入光强I n和循环输入相位φ n代入公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000030
傅里叶变换，得到输出光强I t和输出二值化相位φ t；其中，i为系数
Figure PCTCN2022136316-appb-000031
计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c，直至当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于光强预设值，将公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000032
傅里叶变换，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ0 m。
根据公式
Figure PCTCN2022136316-appb-000033
计算每个坐标点的二值化相位φ t0，得到预设衍射图案；可选地，二值化相位φ t0与所述母版的微纳结构相对应，从而得到所述母版的微纳结构。
通过不断的修改光强以及相位分布进行迭代，致使最后满足预设的光强目标。因此得到DOE的二阶分布结构φ DOE，以及对应的点阵各点的光强数值I 0m，由各坐标点的相位即可得到点阵对应的预设衍射图案或微纳结构，采用DUV设备光刻，再刻蚀或激光直写的方法将预设衍射图案或微纳结构制备在母版上，通过母版在透明基底101上形成对应的光栅结构层，得到衍射光学元件100。第一母版形成第一光栅结构层110，第二母版形成第二光栅结构层120。
另外，光源经过DOE投射在接收屏200上时，由于整体的点阵排布的位置产生了枕形畸变，使得有些衍射级次的传播倾斜角度过大，此外光强也会产生变化，边缘相对中心变弱。因此，设计点阵方案的同时也需要预先对这类变化进行光强补偿矫正(通过优化算法对栅条宽度进行调节，或者复杂图像的边缘进行变化调节)，致使在接收屏200上各个衍 射级的光强均匀分布如下表所示，示出的是3*5的点阵设计，以及点阵在接收屏200上的产生畸变后点阵光强分布，由下表可见，对于点阵来说，当设计光强为1时，由于畸变，接收屏200接收到的光强有可能减小，因此需要矫正光强，以在接收器件上达到或者接近理想的预设点阵的光强。
Figure PCTCN2022136316-appb-000034
具体矫正过程为：对比预设点阵的各坐标点位的光强分布和实测微纳结构对应的各坐标点位的光强分布，当实测光斑强度过弱时进行光强矫正。
可选地，在一些实施例中，通过下述公式对目标光强I m进行调整，从而对目标光强I m进行矫正：I m＝I tg×1/cos(θ)，θ为目标点阵中各点方向与光束传播Z轴方向的夹角，I tg为理想的预设点阵的光强。将调整后的目标光强I m重新代入前述对应公式和步骤中，重新计算得到最终的母版的微纳结构。
对于矫正，本申请也提供了一些实施例，在这些实施例中，如图10和图11所示，DOE的双结构一部分由对应着对称点阵的第二光栅结构层120一维横向光栅和另一部分第一光栅结构层110组成。第一光栅结构层110对应着非对称点阵的其他结构，也可以是对称点阵的垂直一维光栅。图10中黑色的代表凹陷被刻蚀掉的介质部分，白色代表的是未被刻蚀而保留的介质部分，在图11的实施例中，对应零级衍射级与对应预设点阵的对称中心是不重叠的。
对这些实施例而言，也需要先对点阵进行预矫正如下图所示，这些实施例可适用矫正设计，使光斑强度均匀。下表为光强对应表，例如矫正后某预设坐标点光强为1.07，最终在接收屏200上形成的对应点光斑的光强为1，其他坐标点同理。
Figure PCTCN2022136316-appb-000035
在另一些实施例中，如图12和图13所示，一维错位的点阵，可以是周期性的错位点 阵，也可以是非周期的错位点阵。这里错位的周期性是指代着横向或者纵向由重复的错位单元组成。在第二种实施例点阵中第一光栅结构层110用斜向光栅结构，第二光栅结构层120为一维光栅，可选地，第二光栅结构层120为一维达曼光栅结构，致使最后的点阵排布形成错位式的排布，图案中白色的代表结构凸出，黑色代表结构凹陷。其中加工中需要注意，两片DOE的对位角度，要求精度较高(小于0.1°)，并且形成固定的夹角。
Figure PCTCN2022136316-appb-000036
在再一些实施例中，如图14和图15所示，第一光栅结构层110为斜向光栅结构，第二光栅结构层120为二维二值图，可选地，第二光栅结构层120为二维周期光栅结构，通过两次分束实现二维错位点阵功能。图案中白色的代表结构凸出，黑色代表结构凹陷。同样这里图案台阶数量可为二至八阶，由设计规格的效率以及加工难易程度决定。其中加工中需要注意，两个结构的对位角度，要求精度较高(小于0.1°)，并且形成固定的夹角。其中斜向光栅结构的设计与B类中点阵的思路一致，二维光栅的设计同非对称点阵的设计思路相同。
在图14的结构设计当中，由于第二光栅结构层120在横纵两个朝向上都具有点阵排布，在斜向光栅的设计当中需要考虑模型点阵两种的FOV的匹配，致使单光源下点阵等距规则分布。
综上，本申请实施例提供的衍射光学元件100及其制备方法，在透明基底101上依次形成第一光栅结构层110和第二光栅结构层120，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的至少一层为一维光栅结构层，另一层为一维光栅结构层或二维光栅结构层，一维光栅结构层上形成条纹光栅图案，二维光栅结构层上形成复杂图案；可选地，在透明基底101上依次形成第一光栅结构层110、填充层和第二光栅结构层120，第一光栅结构层110和第二光栅结构层120两者均为一维达曼光栅结构，或者第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的一者为一维达曼光栅结构，并且第一光栅结构层110和第二光栅结构层120中的另一者为二维周期光栅结构；所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条宽度彼此不同，并且所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条之间的间距彼此不同，上述图案均可通过算法得到；第一光栅结构层110产生对应的点阵图案，第二光栅结构层120产生对应的点阵图案，将第一光栅结构层110和第二光栅结构层120结合在透明基底101上时， 第一光栅结构层110和第二光栅结构层120各自产生的点阵结合，形成预设的阵列点阵，接收屏200上能接收到预设的阵列衍射光斑。相当于将形成的预设的阵列点阵可以拆解为两个简单的点阵，这两个简单的点阵能分别通过第一光栅结构层110和第二光栅结构层120得到。采用双层光栅结构层后，由于分解后的点阵具备点阵少、形状规则以及各层的结构具备形貌CD较大，结构复杂度低等特征，大大降低了衍射光学元件100设计与加工的难度，可通过衍射光学元件100，获得高性能光束分束，从而保持二维点阵也有较好的分束均匀性。后续还可以再进行矫正设计，对应不同的镜头与感光器件的参数要求，设置对应的矫正因子，最大限度的提升实际的均匀性。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
工业实用性
本申请提供一种母版的微纳结构的设计方法以及衍射光学元件及其制备方法，涉及衍射光学技术领域，包括提供一透明基底；在透明基底的一侧表面通过第一母版形成第一光栅结构层；在形成有第一光栅结构层的透明基底上通过第二母版形成第二光栅结构层，其中第一光栅结构层和第二光栅结构层中的至少一者为一维达曼光栅结构，另一者可为二维周期光栅结构。第一光栅结构层和第二光栅结构层各自产生的点阵结合，形成预设的阵列点阵。采用双层光栅结构层后，各层的结构具备形貌特征尺寸较大，结构复杂度低等特征，大大降低了衍射光学元件设计与母版加工难度，同时获得高性能光束分束，保持二维点阵有较好的分束均匀性。
此外，可以理解的是，本申请的母版的微纳结构的设计方法以及衍射光学元件及其制备方法是可以重现的，并且可以用在多种工业应用中。例如，本申请的母版的微纳结构的设计方法以及衍射光学元件及其制备方法可以用于衍射光学技术领域。

Claims (8)

  1. 一种母版的微纳结构的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
    将输入光强I 0和输入相位φ 0代入公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100001
    进行傅里叶变换，得到输出光强I t和输出相位φ t；其中，输入光强为1，输入相位在0至π之间随机取值，i为系数
    Figure PCTCN2022136316-appb-100002
    计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c；
    将公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100003
    傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m；
    当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于输出光强I t的5％时，根据公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100004
    计算每个坐标点的二值化相位φ t0，所述二值化相位与所述母版的微纳结构相对应，从而得到所述母版的微纳结构。
  2. 根据权利要求1所述的母版的微纳结构的设计方法，其特征在于，所述将公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100005
    傅里叶变换并二值化，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m之后，所述方法还包括：
    当输出光强I t与目标光强I m的差值I c大于等于光强预设值，将公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100006
    傅里叶变换，得到修正输入光强I r和修正输入相位φ r；
    对所述修正输入相位φ r二值化，得到循环输入光强I n和循环输入相位φ n；
    将循环输入光强I n和循环输入相位φ n代入公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100007
    傅里叶变换，得到输出光强I t和输出二值化相位φ t；其中，i为系数
    Figure PCTCN2022136316-appb-100008
    计算输出光强I t与目标光强I m的差值I c；
    当输出光强I t与目标光强I m的差值I c小于输出光强I t的5％时，将公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100009
    傅里叶变换，得到目标输入光强I 0m和目标输入相位φ 0m；
    根据公式
    Figure PCTCN2022136316-appb-100010
    计算每个坐标点的二值化相位φ t0，所述二值化相位与所述母版的微纳结构相对应，从而得到所述母版的微纳结构。
  3. 根据权利要求1或2所述的母版的微纳结构的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：
    通过下述公式对所述目标光强I m进行调整，从而对所述目标光强I m进行矫正：
    I m＝I tg×1/cos(θ)，
    其中，θ为目标点阵中各点方向与光束传播Z轴方向的夹角；
    I tg为理想的预设点阵的光强。
  4. 一种衍射光学元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
    提供一透明基底；
    通过根据权利要求1至3中的任一项所述的母版的微纳结构的设计方法来形成第一母版的微纳结构和第二母版的微纳结构；
    在所述透明基底的一侧表面通过对所述第一母版的微纳结构进行压印来形成第一光栅结构层；
    在形成有第一光栅结构层的所述透明基底上通过对所述第二母版的微纳结构进行压印来形成第二光栅结构层，
    其中，
    所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层两者均为一维达曼光栅结构，所述第一光栅结构层与所述第二光栅结构层之间的夹角在45度至90度；或者
    所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的一者为一维达曼光栅结构，并且所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层中的另一者为二维周期光栅结构，所述二维周期光栅结构的图像是无规则的，所述一维达曼光栅结构所对应的图案延伸所在的直线与所述二维周期光栅结构所对应的图案的横向边缘所在的直线之间的夹角在45度至90度。
  5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
    所述一维达曼光栅结构为具有条状周期的光栅图案，所述一维达曼光栅结构的所述周期介于2μm至20μm之间，所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条宽度彼此不同，并且所述一维达曼光栅结构的所述周期内的各栅条之间的间距彼此不同；
    所述二维周期光栅结构的周期介于2μm至40μm之间。
  6. 一种衍射光学元件，所述衍射光学元件根据权利要求4或5所述的衍射光学元件的制备方法来制备，其特征在于，所述衍射光学元件包括：透明基底，所述透明基底上依次形成有第一光栅结构层、填充层和第二光栅结构层，光源入射所述透明基底的光束经所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层后，出射预设的阵列衍射光斑。
  7. 根据权利要求6所述的衍射光学元件，其特征在于，所述填充层是通过旋涂填平而形成在所述第一光栅结构层和所述第二光栅结构层之间的。
  8. 根据权利要求7所述的衍射光学元件，其特征在于，所述第一光栅结构层的材料的折射率与所述填充层的材料的折射率的差值介于0.35至1.00之间；所述第二光栅结构层的材料与所述填充层的材料相同，并且所述第二光栅结构层的材料与所述填充层的材料的折射率介于1.30至2.10之间。
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