【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学元件，具体而言，涉及一种几何相位光学元件的制备方法。
技术介绍
1、几何相位光学元件多基于液晶分子，例如液晶分子取向固定的元件与液晶分子取向可调的空间光调制器。在实际应用中，液晶分子对紫外激光和高功率激光的耐受度较低，基于熔融石英纳米孔结构的几何相位光学元件可以稳定地工作于紫外波段并具有较高的透射率，激光损伤阈值也较高。具体地，飞秒激光作用于熔融石英上，可以在熔融石英内部诱导多光子吸收使得熔融石英产生各向异性的折射率变化，实现双折射。飞秒激光会激发熔融石英中的非桥接氧空位中心并在改性区域中产生纳米孔结构；在多个飞秒激光脉冲作用下，纳米孔结构会在垂直于飞秒激光偏振方向的方向上伸长形成扁球状纳米孔结构；若继续用飞秒激光照射，扁球状纳米孔结构会进一步伸长并与邻近的纳米孔结构合并，形成纳米光栅结构。纳米孔结构或者纳米光栅结构在垂直于伸长方向上比平行于伸长方向上具有更低的折射率，这种各向异性结构可以用于制作几何相位光学元件，以实现对光场相位、偏振态的调控。
2、熔融石英中的纳米光栅结构已被用于制作几何相位光学元件，然而，纳米光栅结构透射率低，且透射率具有偏振依赖性。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种几何相位光学元件的制备方法，能够提高几何相位光学元件的透射率，并降低透射率的偏振依赖性。
2、本申请的实施例提供了一种几何相位光学元件的制备方法，包括：将基体放置于飞秒激光加工系统上，其中，飞秒激光加工系统包括激光源、激光功率控制模块、激光偏振控制模
3、作为一种可实施的方式，在飞秒激光加工系统沿第一扫描方向扫描基体预设深度的第一区域以在预设深度处形成第一纳米孔结构之前，几何相位光学元件的制备方法还包括：对加工区域内的快轴取向图进行分析处理，以形成第一区域和第二区域，第一区域内的快轴方向与第一扫描方向的夹角小于预设夹角，第二区域内的快轴方向与第一扫描方向的夹角大于预设夹角。
4、作为一种可实施的方式，飞秒激光加工系统沿第一扫描方向扫描基体预设深度的第一区域，以在预设深度处形成第一纳米孔结构包括：根据第一区域内的快轴取向图确定扫描轨迹和偏振态；在预设深度处，飞秒激光按照扫描轨迹和偏振态扫描基体预设深度处的第一区域。
5、作为一种可实施的方式，在预设深度处，飞秒激光按照扫描轨迹和偏振态扫描基体预设深度处包括：控制激光偏振控制模块以调整飞秒激光的偏振态；控制加工轨迹控制模块沿xy方向运动以使基体沿扫描轨迹运动。
6、作为一种可实施的方式，沿扫描轨迹逐一加工各预设深度处的纳米孔结构，各预设深度的纳米孔结构形成层级结构，层级结构中的各层纳米孔结构等间距分布。
7、作为一种可实施的方式，在基体的多个预设深度处分别加工纳米孔结构以形成几何相位光学元件包括：加工一层的纳米孔结构；控制加工轨迹控制模块下移一个层间距使得基体下移一个层间距；加工上一层的纳米孔结构。
8、作为一种可实施的方式，第一扫描方向和第二扫描方向的夹角为90°。
9、作为一种可实施的方式，预设夹角为45°。
10、作为一种可实施的方式，基体为熔融石英。
11、本申请实施例的有益效果包括：
12、本申请提供的几何相位光学元件的制备方法，包括：将基体放置于飞秒激光加工系统上，其中，飞秒激光加工系统包括激光源、激光功率控制模块、激光偏振控制模块以及加工轨迹控制模块，基体放置于加工轨迹控制模块上；飞秒激光加工系统沿第一扫描方向扫描基体预设深度的第一区域，以在预设深度处形成第一纳米孔结构，并沿第二扫描方向扫描基体预设深度的第二区域，以在预设深度处形成第二纳米孔结构，完成预设深度处纳米孔结构的加工，其中，第一纳米孔结构的快轴方向与第一扫描方向的夹角，以及第二纳米孔结构的快轴方向与第二扫描方向的夹角均小于预设夹角；本申请实施例通过分区在基体的预设深度处加工纳米孔结构，通过调整激光束的扫描方向，使得纳米孔结构的快轴方向始终与扫描方向小于预设夹角，提高纳米孔结构的几何相位延迟量。在基体的多个预设深度处分别加工纳米孔结构以形成几何相位光学元件，使得多个纳米孔结构层叠排列，通过多个纳米孔结构的排列达到预设的几何相位延迟量，实现几何相位光学元件的功能。相对于纳米光栅结构而言，纳米孔结构的透射率大幅提高，且几乎没有偏振依赖性。因此，本申请实施例的几何相位光学元件的制备方法制备出的几何相位光学元件，能够提高几何相位光学元件的透射率，且降低透射率的偏振依赖性。
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1.一种几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，在飞秒激光加工系统沿第一扫描方向扫描所述基体预设深度的第一区域以在所述预设深度处形成第一纳米孔结构之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光加工系统沿第一扫描方向扫描所述基体预设深度的第一区域，以在所述预设深度处形成第一纳米孔结构包括：
4.根据权利要求3所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，所述在预设深度处，飞秒激光按照扫描轨迹和所述偏振态扫描基体预设深度包括：
5.根据权利要求4所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，沿所述扫描轨迹逐一加工各预设深度处的纳米孔结构，各预设深度的纳米孔结构形成层级结构，所述层级结构中的各层纳米孔结构等距分布。
6.根据权利要求5所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，所述在所述基体的多个预设深度处分别加工纳米孔结构，以形成几何相位光学元件包括：
7.根据权利要求1所述的几何相位光
8.根据权利要求6所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，所述预设夹角为45°。
9.根据权利要求1所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，所述基体为熔融石英。
...【技术特征摘要】
1.一种几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，在飞秒激光加工系统沿第一扫描方向扫描所述基体预设深度的第一区域以在所述预设深度处形成第一纳米孔结构之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光加工系统沿第一扫描方向扫描所述基体预设深度的第一区域，以在所述预设深度处形成第一纳米孔结构包括：
4.根据权利要求3所述的几何相位光学元件的制备方法，其特征在于，所述在预设深度处，飞秒激光按照扫描轨迹和所述偏振态扫描基体预设深度包括：
5.根据权利要求4所述的几何相位光...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，严越翔，梁家川，程文治，代林茂，代继栋，李姜霖，李晓春，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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