[發明專利]用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法和相應的光學組件

在審

• 申請號: 202010195545.8
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN112394534A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 劉勁松;楊爾輔
• 申請（專利權）人: 蘇州奧譜頓光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/42
• 分類號: G02B27/42;G02B27/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 葉北琨;楊青

1.一種用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其涉及一基于衍射光學元件的光學組件，其特征在于，所述用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法包括：

1)將衍射光學元件從所述光學組件的光路中取出；

2)在所述光學組件的光路中加入一實體透鏡；

3)沿著光軸移動所述透鏡，使所述透鏡的出射光束投射在所述工作平面上的光斑尺寸大于原光學組件的零級衍射光斑的尺寸，并且小于原光學組件的一級衍射光束投射在所述工作平面上的光斑尺寸；以及

4)重新在光路中插入所述衍射光學元件。

2.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述透鏡為凸透鏡。

3.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述透鏡為凹透鏡。

4.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述透鏡為望遠鏡。

5.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述透鏡的透鏡函數是球面、拋物面或橢球面的二次函數；或者是二次函數和更高階項之和。

6.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟4)還包括：確保入射所述衍射光學元件的入射光束不落在所述衍射光學元件的衍射區域以外，并且入射所插入的所述透鏡的光束也不落在所述透鏡的有效光學區域以外。

7.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟1)和所述步驟4)中，所述衍射光學元件的一級衍射光束的衍射全角大于5度。

8.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟3)中，所述透鏡的位置使得ω₂(output)＞ω₁(output)；其中，

output代表工作平面所處位置；

其中，

ω₂(d)表示加入所述透鏡后激光在位置d處的光斑尺寸，ω₁(z+z'+d)表示沒有插入所述透鏡時激光在位置(z+z’+d)處的光斑尺寸，M²為激光光束質量因子，λ為激光波長，d為激光透過所述透鏡后的出射光束束腰到所述透鏡之間的距離,ω₀為入射激光的束腰半徑,ω₀′為激光通過所述透鏡后的出射光束束腰半徑，z'為所述透鏡到輸出激光束腰之間的距離，f為所述透鏡的焦距。

9.根據權利要求1所述的用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其特征在于，所述步驟4)還包括：將通過所述透鏡擴散后的零級光斑覆蓋區域的一級光斑的功率密度調降，使得一級光斑與加入所述透鏡而擴散的零級光斑相疊加的功率密度與未加入所述透鏡時的一級光斑的功率密度一致。

10.一種用于抑制衍射光學元件零級光斑的光學組件，其特征在于，包括：

工作平面；

衍射光學元件，其適于接收入射的準直光束，并將衍射光束投射至所述工作平面，所述衍射光束包括零級衍射光束和一級衍射光束，并且所述一級衍射光束的衍射全角大于5度；以及

擴束光學元件，其適于插入到所述光學組件的光路中，并且所述擴束光學元件的面型和插入位置滿足：使得擴束光斑的尺寸大于所述衍射光學元件的原始零級光斑的尺寸，并且所述擴束光斑的尺寸不超過所述一級衍射光束的光斑尺寸；其中所述擴束光斑是在取出所述衍射光學元件的狀態下，所述擴束光學元件對所述準直光束擴束后投射在所述工作平面的光斑；所述原始零級光斑是未插入所述擴束光學元件的狀態下，所述零級衍射光束投射到所述工作平面的光斑。