[发明专利]一种用于激光整形的衍射光学元件的获取方法及系统

说明书

本发明提供了一种用于激光整形的衍射光学元件的获取方法及系统，其中的方法包括对衍射过程中高斯光束的输入光束和输出光束进行修正，得到目标输入光束和目标输出光束；根据所述目标输入光束和目标输出光束获取衍射光学元件的目标位相数据；以及，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四点对称激光束的衍射光学元件。本发明的技术方案制作过程简单且不需增加其它装置，使得通过本方法制作的衍射光学元件能够快速且准确地实现对激光的整形，输出四点对称激光束，有效抑制输出光束的零级光的产生，避免像差影响的产生。

技术领域

本发明涉及光学元件设计技术领域，具体涉及一种用于激光整形的衍射光学元件的获取方法及系统。

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。衍射光学元件的位相设计基于迭代的快速傅里叶变换算法，此方法使得在焦平面上的光轴处总会产生未衍射的零级光。由于零级光的存在会引起不必要的亮区和相应的热作用，进而对衍射光学元件的发展带来了局限。基于以上原因，在衍射光学元件的设计中迫切需要对零级光的抑制。

在四点对称激光束的设计中，基于输入高斯光束和输出对称四点整形光束的已知条件，采用迭代快速傅里叶变换算法设计位相后，输出的整形光束在对称四点光束的中心会产生能量较高的零级光。零级光的存在，往往会影响整形输出光束的应用效果，对零级光的抑制消减成为必然。

目前，在四点对称激光束的设计中，为了降低零级光的影响，常用的途径是将投射光束远离光轴，但此方法中零级光能量没有消减，会使整形光束的衍射效率降低，并且会带来不必要的像差。目前还有其他抑制零级光的方法，但往往会引起结构复杂、成本提高等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于激光整形的衍射光学元件的获取方法及系统，制作过程简单且不需增加其它装置，使得通过本方法制作的衍射光学元件能够快速且准确地实现对激光的整形，输出四点对称激光束，有效抑制输出光束的零级光的产生，避免像差影响的产生。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于激光整形的衍射光学元件的获取方法，所述方法包括：

对衍射过程中高斯光束的输入光束和输出光束进行修正，得到目标输入光束和目标输出光束；

根据所述目标输入光束和目标输出光束获取衍射光学元件的目标位相数据；

以及，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四点对称激光束的衍射光学元件。

进一步的，所述对衍射过程中高斯光束的输入光束和输出光束进行修正，得到目标输入光束和目标输出光束，包括：

根据所述输入光束的光强分布对所述输入光束进行修正，得到所述目标输入光束；

以及，根据预设的四点对称激光束的分布形态确定所述四点对称激光束的外切圆直径，将所述四点对称激光束的外切圆直径设定为所述高斯光束的目标输出光束的直径。

进一步的，所述根据所述输入光束的光强分布对所述输入光束进行修正，得到所述目标输入光束，包括：