[发明专利]衍射光学组件的设计方法及衍射光学组件

说明书

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。

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，