[實用新型]衍射光學元件結構

有效

• 申請號: 201720902495.6
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN207148350U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 李凡月
• 申請（專利權）人: 華天科技（昆山）電子有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 昆山中際國創知識產權代理有限公司32311
• 代理人: 段新穎

技術領域

本實用新型涉及一種衍射光學元件，具體是涉及一種新型衍射光學元件結構。

背景技術

利用衍射光學元件進行光束整形，可以高效地產生均勻光或結構光場。在照明或三維重建領域具有重要應用。比如，參見專利文獻CN205002744U，衍射光學元件(達曼光柵或類似元件)可作為分束器，用于光學投影儀，其產生并投影基線圖案的多個復本到物體或景物上。多個復本相對于彼此有角度地偏移并且彼此重疊。作為結果的光點圖案，其包括基線圖案的多個復本的疊加，在這里稱作合成圖案。多個復本之間的重疊，合成圖案的間距或密度比基線圖案的高。而且，合成圖案的間距或密度不再受VCSEL之間的物理距離以及受投影透鏡的焦距所限制。再比如，在消費電子產品中，利用衍射光學元件產生結構光的方案還可以大大減小模組尺寸。

目前，任何加工方式加工的衍射光學元件都是在同一種基材上，使不同位置的基材厚度不同。這種衍射光學元件上，由不同位置的厚度差引入的光程差都是幾分之一波長的量級(即光程差是幾十或幾百納米的量級)。由于基材的折射率在1與2之間，所以基材與空氣或真空之間的折射率差是十分之幾的量級。所以衍射光學元件上不同位置的厚度差是幾百納米的量級。

另一方面，目前衍射光學元件對厚度差的精度的要求是幾納米或幾十納米的量級，而且，性能越好的衍射光學元件的精度要求越高。這一方面增加了加工的難度與成本，另一方面，對使用環境提出了苛刻的要求，比如溫度的微小變化，都是影響衍射光學元件的精度超出允許的范圍，從而影響其后場衍射光。

目前，納米級的衍射光學元件的加工技術之中，高精度的加工方案普遍采用光刻機或離子刀刻蝕的方法，這種方法加工精度要求高，結構復雜度受限，往往成本高，產量低，且存在散射等雜散光干擾問題；精度相對較低的加工方案還有干法壓印、注塑、紫外光膠壓印固化等，對于納米級別的光學結構的加工，由于精度不高，無法加工精細結構，散射光嚴重。

發明內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提出一種衍射光學元件結構，將納米級別的衍射光學元件結構放大到微米級別，降低了光學加工的精度要求，且極大的削減了散射光的產生，提高了衍射光學元件的環境適用性。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種衍射光學元件結構，包括由光學材料A制成的衍射層和由光學材料B制成的互補衍射層，所述衍射層具有的衍射面，所述互補衍射層具有與所述衍射面相對應的互補面，所述衍射層的衍射面與所述互補衍射層的互補面相互填滿融合在一起，且所述衍射層與所述互補衍射層沿其表面法線方向平行排布，所述衍射層的衍射面中不同位置的厚度相同或不相同，其厚度分布由后場衍射需求確定；所述互補衍射層的互補面中不同位置的厚度相同或不相同，其厚度分布使得不同位置的衍射層厚度與互補衍射層厚度的和相同；所述光學材料A的折射率與所述光學材料B的折射率之間的差遠小于所述光學材料A的折射率與空氣的折射率之間的差。

進一步的，所述衍射層的衍射面為達曼光柵，相對的另一表面為平面，所述互補衍射層的互補面為互補達曼光柵，相對的另一表面為平面。

進一步的，所述衍射層的平面與所述互補衍射層的平面上鍍膜或不鍍膜。

進一步的，所述光學材料A的折射率與所述光學材料B的折射率之間的差與所述光學材料A的折射率與空氣的折射率之間的差的比值小于0.1。

進一步的，所述光學材料A的折射率與所述光學材料B的折射率之間的差與所述光學材料A的折射率與空氣的折射率之間的差的比值小于0.01。

進一步的，所述衍射層的衍射面與所述互補衍射層的互補面之間直接膠合在一起或通過耦合劑膠合在一起。

進一步的，所述衍射光學元件可以膠合在一透明基底上,也可以不膠合任何基底。