[發明專利]一種激光整形光學元件及其設計方法

有效

• 申請號: 201910173373.1
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109814266B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 鄭國興;李子樂;陶金;武霖;余少華
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

1.一種激光整形光學元件，其包括透明基底，其特征在于：

所述透明基底的工作面上刻蝕有納米磚陣列，所述納米磚陣列包括多個尺寸相同的納米磚，所述納米磚為半透半反式相位板，各所述納米磚的朝向角Φ(x)＝ψ(x)/2；

其中，x表示所述納米磚的中心點的橫坐標值，ψ(x)為所述納米磚的相位調制量，Φ(x)為所述納米磚的轉向角，即納米磚長軸與水平軸的夾角；

所述納米磚陣列中的具有相同x值的所述納米磚的轉角相同，且相鄰的各所述納米磚的中心間隔相同；

x和y方向即工作面坐標系xoy的x軸和y軸方向；

所述光學元件用于將垂直所述工作面的入射光線整形為與各所述納米磚垂直的環形光束。

2.如權利要求1所述的光學元件，其特征在于：所述納米磚的透射光與反射光的比例為1:1。

3.如權利要求1所述的光學元件，其特征在于：所述納米磚陣列滿足米氏共振原理。

4.如權利要求1所述的光學元件，其特征在于：所述透明基底為石英玻璃基底。

5.如權利要求1所述的光學元件，其特征在于：所述納米磚為硅薄膜。

6.如權利要求1所述的光學元件，其特征在于：所述納米磚的長軸尺寸、短軸尺寸、高度均為亞波長量級。

7.如權利要求1所述的光學元件，其特征在于：所述入射光線為可見光。

8.如權利要求1所述的光學元件的設計方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、根據工作波長，考慮應用需求，確定透明基底和納米磚的材料；

S2、納米磚陣列的結構參數優化：

采用電磁仿真法，在工作波長下，以左旋圓偏光或右旋圓偏光垂直入射工作面，以出射圓偏光的透過率和反射率為優化對象，掃描納米磚的長軸尺寸、短軸尺寸、高度和中心間隔，獲得優化的長軸尺寸、短軸尺寸、高度和中心間隔；

S3、結合步驟S2優化的結構參數、G-S算法以及補償，優化投射光的均勻性；

S4、對各所述納米磚位相分布優化，實現透反射同步相位調制。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于：

所述納米磚的長軸尺寸L＝230nm、短軸尺寸W＝124nm、高度H＝277nm和中心間隔C＝300nm。

10.如權利要求8所述的方法，其特征在于：

所述工作波長為633nm。