一种透反射双面衍射光学元件及制作方法技术

一种透反射双面衍射光学元件及制作方法，包括：基底，基底的入射面为具有浮雕结构的第一衍射面，基底的出射面为具有浮雕结构的第二衍射面，第一衍射面的浮雕结构上镀制半透半反膜；第一衍射面通过半透半反膜反射的衍射光形成第一衍射图像；第一衍射面通过半透半反膜透过的光通过所述第二衍射面衍射形成第二衍射图像；第一衍射图像和第二衍射图像不同。由于通过在基底的入射面和出射面分别制作不同的浮雕结构，并结合半透半反膜，实现在衍射光学元件的反射屏和透射屏分别生成不同衍射图案的效果；在防伪和显示等领域具有很大的应用价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种透反射双面衍射光学元件及制作方法


[0001]本专利技术涉及光学领域，具体涉及一种透反射双面衍射光学元件及制作方法。

技术介绍

[0002]衍射光学元件，是一种通过刻蚀等方法实现每个衍射单元可以有特定形貌和折射率分布的器件，可对激光束波前相位进行精细调控，被广泛应用于激光加工、激光美容、信息显示、科研和军事等多个领域，根据功能，可分为激光整形、分束和生成结构光等。针对不同应用，需要根据激光的波长、光斑形状、光斑大小、工作距离和衍射图案的大小等进行设计。
[0003]现有技术通常只在衍射光学元件的一面制作表面浮雕结构，所以只能在透射区或反射区生成衍射图案，或在透射区和反射区生成相同衍射图案。

技术实现思路

[0004]为了解决衍射光学元件只能在透射区或反射区生成衍射图案，或在透射区和反射区生成相同衍射图案的问题，本申请提供一种透反射双面衍射光学元件及制作方法，通过在基底的入射面和出射面分别制作不同的浮雕结构，并结合半透半反膜，实现在衍射光学元件的反射屏和透射屏分别生成不同衍射图案的效果。
[0005]为解决上述问题，本专利技术技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种透反射双面衍射光学元件，包括：基底，所述基底的入射面为具有浮雕结构的第一衍射面，所述基底的出射面为具有浮雕结构的第二衍射面，所述第一衍射面的浮雕结构上镀制半透半反膜；
[0007]所述第一衍射面通过半透半反膜反射的衍射光形成第一衍射图像；
[0008]所述第一衍射面通过半透半反膜透过的光通过所述第二衍射面衍射形成第二衍射图像；
[0009]所述第一衍射图像和第二衍射图像不同。
[0010]进一步优选的，所述第一衍射面的浮雕结构与所述第二衍射面的浮雕结构均为两台阶结构。
[0011]进一步优选的，所述第一衍射面的浮雕结构与所述第二衍射面的浮雕结构分别为结构不同的两台阶结构。
[0012]进一步优选的，所述第一衍射面的浮雕结构的台阶高度为150nm
‑
160nm，所述第二衍射面的浮雕结构的台阶高度为710nm
‑
720nm。
[0013]进一步优选的，所述第二衍射面的相位根据所述第一衍射面的相位设定。
[0014]进一步优选的，所述第一衍射面和第二衍射面的像素单元均为方形、且特征尺寸相同。
[0015]进一步优选的，所述第一衍射面通过半透半反膜系透过的光通过所述第二衍射面的相位附加后形成所述第二衍射图像。
[0016]本专利技术还提供一种透反射双面衍射光学元件的制作方法，包括步骤：
[0017]根据第一目标衍射图像并采用IFTA自适应优化算法设计第一衍射面的反射相位分布，并根据第一衍射面的反射相位分布信息设置第一衍射面的浮雕结构；
[0018]根据第二目标衍射图像及第一衍射面的透射相位分布并采用IFTA自适应优化算法设计第二衍射面的透射相位分布，并根据第二衍射面的透射相位分布信息设置第二衍射面的浮雕结构；
[0019]在基底的入射面刻蚀第一衍射面的浮雕结构，在基底的出射面刻蚀第二衍射面的浮雕结构，在第一衍射面的浮雕结构上镀制半透半反膜，形成透反射双面衍射光学元件。
[0020]进一步优选的，所述根据第一目标衍射图像并采用IFTA自适应优化算法设计第一衍射面的反射相位分布，具体包括步骤：
[0021]随机生成第一衍射面的初始相位分布，生成第一衍射面反射光的复振幅分布，对复振幅分布进行如下步骤S11
‑
步骤S14的迭代计算得到第一衍射面的反射相位分布：
[0022]S11：对当前的复振幅分布进行傅里叶变换得到反射区像面复振幅分布；
[0023]S12：将反射区像面复振幅分布的振幅替换为第一目标衍射图像的振幅分布，得到修正的反射区像面复振幅分布；
[0024]S13：对修正的反射区像面复振幅分布进行傅里叶逆变换得到第一衍射面反射光的修正复振幅分布；
[0025]S14：将第一衍射面反射光的修正复振幅分布替换为当前的复振幅分布，并返回步骤S11迭代计算；
[0026]通过步骤S11
‑
步骤S14迭代预设次数后，得到第一衍射面的反射相位分布，并经台阶量化得到最终的第一衍射面的反射相位分布。
[0027]进一步优选的，所述根据第二目标衍射图像及第一衍射面的透射相位分布并采用IFTA自适应优化算法设计第二衍射面的透射相位分布，具体包括步骤：
[0028]获取第一衍射面的透射相位；
[0029]随机生成第二衍射面的初始相位分布，叠加第一衍射面的透射相位分布，得到第二衍射面透射光的复振幅分布；
[0030]对复振幅分布进行如下步骤S21
‑
步骤S24的迭代计算得到第二衍射面的透射相位分布：
[0031]S21：对当前的复振幅分布进行傅里叶变换得到透射区像面复振幅分布；
[0032]S22：将透射区像面复振幅分布的振幅替换为第二目标衍射图像的振幅分布，得到修正的透射区像面复振幅分布；
[0033]S23：对修正的透射区像面复振幅分布进行傅里叶逆变换得到第二衍射面透射光的修正复振幅分布；
[0034]S24：将第二衍射面透射光的修正复振幅分布替换为当前的复振幅分布，并返回步骤S21迭代计算；
[0035]通过步骤S21
‑
步骤S24迭代预设次数后，得到第二衍射面的透射相位分布，将第二衍射面的透射相位分布减除第一衍射面的透射相位分布并经台阶量化得到第二衍射面所附加的相位分布。
[0036]依据上述实施例的透反射双面衍射光学元件及制作方法，由于通过在基底的入射
面和出射面分别制作不同的浮雕结构，并结合半透半反膜，实现在衍射光学元件的反射屏和透射屏分别生成不同衍射图案的效果；在防伪和显示等领域具有很大的应用价值。
附图说明
[0037]图1为透反射双面衍射光学元件结构示意图；
[0038]图2为透反射双面衍射光学元件应用光路图；
[0039]图3为图2中透射衍射图案；
[0040]图4为图2中反射衍射图案；
[0041]图5为透反射双面衍射光学元件制作流程图；
[0042]图6为第一衍射面设计流程图；
[0043]图7为第二衍射面设计流程图。
具体实施方式
[0044]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0045]实施例一：
[0046]本实施例提供一种透反射双面衍射光学元件，其结构图如图1所示，包括基底1、基底1的入射面为具有浮雕结构的第一衍射面2，基底1的出射面为具有浮雕结构的第二衍射面3，其中，第一衍射面2的浮雕结构上镀制有半透半反膜；第一衍射面2通过半透半反膜反射的衍射光形成第一衍射图像，第一衍射面2通过半透半反膜透过的光通过第二衍射面3衍射形成第二衍射图像，且，第一衍射图像和第二衍射图像不同。
[0047本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透反射双面衍射光学元件，其特征在于，包括：基底，所述基底的入射面为具有浮雕结构的第一衍射面，所述基底的出射面为具有浮雕结构的第二衍射面，所述第一衍射面的浮雕结构上镀制半透半反膜；所述第一衍射面通过半透半反膜反射的衍射光形成第一衍射图像；所述第一衍射面通过半透半反膜透过的光通过所述第二衍射面衍射形成第二衍射图像；所述第一衍射图像和第二衍射图像不同。2.如权利要求1所述的透反射双面衍射光学元件，其特征在于，所述第一衍射面的浮雕结构与所述第二衍射面的浮雕结构均为两台阶结构。3.如权利要求2所述的透反射双面衍射光学元件，其特征在于，所述第一衍射面的浮雕结构与所述第二衍射面的浮雕结构分别为结构不同的两台阶结构。4.如权利要求3所述的透反射双面衍射光学元件，其特征在于，所述第一衍射面的浮雕结构的台阶高度为150nm
‑
160nm，所述第二衍射面的浮雕结构的台阶高度为710nm
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720nm。5.如权利要求1所述的透反射双面衍射光学元件，其特征在于，所述第二衍射面的相位根据所述第一衍射面的相位设定。6.如权利要求5所述的透反射双面衍射光学元件，其特征在于，所述第一衍射面和第二衍射面的像素单元均为方形、且特征尺寸相同。7.如权利要求6所述的透反射双面衍射光学元件，其特征在于，所述第一衍射面通过半透半反膜透过的光通过所述第二衍射面的相位附加后形成所述第二衍射图像。8.一种透反射双面衍射光学元件的制作方法，其特征在于，包括步骤：根据第一目标衍射图像并采用IFTA自适应优化算法设计第一衍射面的反射相位分布，并根据第一衍射面的反射相位分布信息设置第一衍射面的浮雕结构；根据第二目标衍射图像及第一衍射面的透射相位分布并采用IFTA自适应优化算法设计第二衍射面的透射相位分布，并根据第二衍射面的透射相位分布信息设置第二衍射面的浮雕结构；在基底的入射面刻蚀第一衍射面的浮雕结构，在基底的出射面刻蚀第二衍射面的浮雕结构，及在第一衍射面的浮雕结构上镀制半透半反膜，形成透反射双面衍射光学元件。9.如权利要求8所述的制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敬佩，曾爱军，黄惠杰，
申请(专利权)人：上海镭望光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：