[发明专利]一种具有光束会聚功能的光学平板制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种光学平板制作方法，特别是一种具有会聚功能的光学平板制作方法。主要用于光信息储存、光学显微、光刻、超分辨等领域。

技术背景

具有光束会聚功能的器件广泛存在于现有光学系统中，是光学成像技术的基础，在现有光学技术中发挥不可替代的作用。例如，在光信息储存系统中，光束需要聚焦到光存储材料上，并使其某种光学特性发生变化，分辨光学特性变化进而实现信息的存在，这里光束聚焦到光存储材料上所必需的就是具有光束会聚功能的器件，通常使用我们所熟悉的透镜聚焦；在成像光学系统中，包括照相机、摄像机等，具有光束会聚功能的器件也广泛存在，因为需要将物成像到底片或光电传感器感光平面上，具有光束会聚功能的器件必不可少，现有技术中通常采用玻璃或高分子材料凸透镜。在先技术中广泛应用凸透镜实现光束会聚功能，由于不能实现超分辨、其几何尺寸大等特点无法适用于高集成度的光学系统。随着光学技术的发展，近期科学家们研制出了液体透镜，可以实现光束会聚功能，进而可以应用到光学成像系统中，参见发明专利，无机械运动变焦照相透镜组对有限远成像的光学设计方法，授权公告号CN100430774C，液体透镜虽然具有可调焦特点，但是由于液体具有很好的流动性，无固定形状，需要封装使用，并且对封装的密封性要求高，使用方式复杂，本质上限制了液体透镜的使用和推广，也不适用于高集成度光学系统。

发明内容

本发明的目的在于针对上述在先技术的不足，提供一种具有光束会聚功能的光学平板制作方法。

本发明的基本构思是：基于多级散射层光束聚焦原理，首先制备具有多级散射的散射片；然后，构建入射光束波前相位优化系统，利用经过多级散射层聚焦的光束波前相位优化方法，得到多级散射层聚焦所需的入射光束优化波前相位分布；再利用光刻方法制备具有入射光束优化波前相位分布的相位片；最后利用光学胶合剂将相位片和散射片进行粘合在一起，得到具有光束会聚功能的光学平板。

本发明方法的具体制作步骤如下：

步骤(1)将含有纳米颗粒复合流体或胶体，喷涂或旋涂在透明光学基片上，干燥固化后形成具有多级散射的散射片；

步骤(2)构建经过多级散射层聚焦的光束波前相位优化光学平台，光学平台由光源、扩束准直器件、相位型空间光调制器、散射片、系统控制单元和光电探测器构成；扩束准直器件、相位型空间光调制器、散射片和光电探测器依次设置在光源发射光束的光路上，系统控制单元与相位型空间光调制器连接，光电探测器与系统控制单元相连接；

步骤(3)对光束波前相位进行优化，光源发射出的光束依次经过扩束准直器件、相位型空间光调制器和散射片，被设置在目标焦点区域的光电探测器接收，光电探测器探测到的光电信号传到系统控制单元，作为波前相位优化方法的反馈输入，系统控制单元根据波前相位优化方法得到每个像素点的优化相位值，并且记录，对相位型空间光调制器上光束覆盖区域的每个像素点优化过程结束后，得到了光束波前相位分布；

步骤(4)根据系统控制单元记录的光束波前相位分布，利用光刻方法，制作具有此相位分布的相位片；

步骤(5)利用光学胶合剂将相位片和散射片进行粘合在一起，形成一种具有光束会聚功能的光学平板。

本发明基于光学多级散射原理，制作出来的光束聚焦部件不含有普通光学透镜或液体透镜，并且是平板结构，本质上克服了在先技术中的传统光学聚焦部件体积大、不能实现超分辨等不粗。同时，又克服了液体透镜的流动性大、无固定形状、需要封装使用、对封装的密封性要求高、使用方式复杂等本质不足。本发明制作方法简单，并且制作出来的聚焦部件具有，器件体积小、重量轻、集成度高、聚焦效果显著等特点，与具有等效数值孔径的在线技术中的聚焦系统比较，焦斑的全高半宽量显著减小，实现了的超分辨聚焦特性。

附图说明

图1为本发明方法中搭建的光束波前相位优化光学平台示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。