【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学，涉及基于4f系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法。
技术介绍
1、全息扩散片是一种利用全息介质记录激光通过随机粗糙表面后频谱信息的光学扩散片，因其结构与加工方式的特异性，使其在角度调控，光束整形等方面有着广泛的应用。全息扩散片通常是由全息图案记录在光致聚合物，再进行微结构转移制作的。其主要记录方式包括单光束全息记录和经典全息记录。经典全息扩散片是双光束叠加曝光形成的，其中激光透过磨砂玻璃的散斑图案作为物光，另一束激光作为参考光。通过精确控制散斑的频谱分布，全息扩散片能严格控制散射光的几何形状，满足多种散射光需求。对于单光束全息的记录和再现过程，该过程认为将入射光分为多个子光束，这些光束互为参考光，记录图案和再现图案基本一致。基于全息对频谱记录的复现，频谱调制在这项技术中变得十分重要。
2、最常见的光场调控器件为光阑，通常放置在散射片后实现不同形状的散射光，但这种方式会极大的降低能量利用率。对于全息扩散片而言，4f系统进行光场的频谱调控是一种很好的方案，可以直接对散射光场进行控制。基于两片傅里叶透镜对入射光场分别进行空域到频域与频域到空域的转换，在两片傅里叶透镜的公共焦平面(频谱面)进行相应的滤波处理即可实现对于入射光场的频谱调制。
3、对于记录单光束进行全息曝光的加工方式，目前在消除零级以及扩散形貌的复现有较好的实验效果，但是这种方式的曝光方法并不能实现复杂扩散形貌的效果，通常只能实现圆形椭圆的扩散形貌；将4f系统应用到扩散片的研究大部分采用的是双透镜系统进行频谱调控，而这种调控方式会
4、全息扩散片具有散射空间分布可控、散射角度可控和高透过率等优势，在显示照明方面有着广泛的应用。因其曝光方式的限制，散射形状大多被局限在圆形椭圆一类的简单形状。单次的频谱记录在实际实验操作中，不仅要在曝光过程中考虑入射光频谱是否被完全记录，还要避免因散斑密度与曝光深度不足而导致的零级问题。目前，现有散射片的散射空间分布基本以圆形、椭圆以及线形为主，缺乏多种复杂形状如圆环字体等图案。目前对于扩散片频谱的调制研究为简单傅里叶透镜的组合而忽略了多个角度在频谱面的聚焦情况，导致散斑特征尺寸分析以及频谱过滤的效果不精确，不能实现复杂化形状的全息再现，对于其散射空间分布有很大限制。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于4f系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、基于4f系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，该方法为：
4、建立全息扩散片单光束曝光光路；
5、所述全息扩散片单光束曝光光路包括紫外激光器、非球面镜、小孔、透镜、磨砂玻璃和光刻胶底板；所述紫外激光器发出激光，通过非球面镜聚焦后，再通过小孔与透镜准直扩束后形成激光光斑，激光光斑照射在磨砂玻璃表面使激光光斑发生散射，形成激光散射光，利用光刻胶底板上的光刻胶记录激光散射光的激光散射场，使光刻胶表面形成激光散斑的微结构，制作全息扩散片；
6、建立4f系统；
7、所述4f系统包括第一光阑、第一平凹透镜、第一半月形透镜、第一双面凸透镜、平行平板、第二双面凸透镜、第二半月形透镜、第二平凹透镜和第二光阑；入射的平行光束聚焦到平行平板的表面；所述4f系统的数值孔径为na＝n*sinθ，其中n为空气的折射率、θ为入射光的半角值；
8、将所述激光散射光设置到4f系统的入瞳处，进行频谱调控，利用透镜的傅里叶变换性质，将光刻胶底板放置在透镜的后焦面上，透镜的前焦面和透镜的后焦面上的光场是傅里叶变换的关系，透镜的前焦面上的光场是散斑场的频谱；
9、在设定的平行平板处放置掩模版对散斑场的频谱进行调控，通过4f系统调控后的散斑场的频谱为：
10、e(u,v)＝f{e(x0,y0)}×t(u,v)
11、其中，e(x0,y0)为入射光场，t(u,v)为掩模版的调制函数；
12、将所述全息扩散片单光束曝光光路与4f系统相结合，对全息扩散片的频谱进行调控；
13、4f系统放置在磨砂玻璃后，光刻胶底片放置在4f系统后，配合不同的掩模版来实现不同光斑形状与角度的调控。
14、进一步，所述透镜为柱透镜。
15、进一步，所述柱透镜包括第一柱透镜和第二柱透镜，第一柱透镜和第二柱透镜相互垂直放置，以实现两个方向的角度扩展。
16、进一步，所述4f系统中的器件均为融石英。
17、进一步，所述第一光阑和第二光阑的口径为边长为b的正方形的孔，入射角度范围为±20°；
18、所述平行平板和掩模版的厚度一致。
19、进一步，所述4f系统中，将入射的散射光等效成不同偏转角度的平行光束，视场角度分别设置为0°、5°、10°、15°、20°，不同的视场角分别对应掩模版的不同高度值，取值范围为0mm～80mm。
20、进一步，所述4f系统放置在磨砂玻璃后距离为b的位置，光刻胶底片放置在4f系统后距离为b的位置。
21、本专利技术的有益效果在于：本专利技术通对全息过程的频谱控制过程，使全息散斑扩散片可以轻易实现多种散斑图样的控制，加工难度低，可以实现任意光斑图样的调控。
22、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.基于4F系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：该方法为：
2.根据权利要求1所述的基于4F系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述透镜为柱透镜。
3.根据权利要求1所述的基于4F系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述柱透镜包括第一柱透镜和第二柱透镜，第一柱透镜和第二柱透镜相互垂直放置，以实现两个方向的角度扩展。
4.根据权利要求1所述的基于4F系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述4F系统中的器件均为融石英。
5.根据权利要求1所述的基于4F系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述第一光阑和第二光阑的口径为边长为b的正方形的孔，入射角度范围为±20°；
6.根据权利要求5所述的基于4F系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述4F系统中，将入射的散射光等效成不同偏转角度的平行光束，视场角度分别设置为0°、5°、10°、15°、20°，不同的视场角分别对应掩模版的不同高度值，取值范围为0mm～80mm。
7.根据权利要求5所
...【技术特征摘要】
1.基于4f系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：该方法为：
2.根据权利要求1所述的基于4f系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述透镜为柱透镜。
3.根据权利要求1所述的基于4f系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述柱透镜包括第一柱透镜和第二柱透镜，第一柱透镜和第二柱透镜相互垂直放置，以实现两个方向的角度扩展。
4.根据权利要求1所述的基于4f系统频谱调控的全息散斑扩散片制作方法，其特征在于：所述4f系统中的器件均为融石英。
5.根据权利要求1所述的基于4f系统频谱调控的全...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹韶云，林兆轩，陈建军，沈俊，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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