连续面形衍射光学元件的设计及实验研究

发布时间：2023-04-05 17:07

　　近年来,光电产业向着微型化、集成化、智能化的方向发展。衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)具有独特的性能优势,因此在现代光学系统中被广泛的应用。传统的衍射光学元件一般为两台阶,其加工工艺较为成熟,但是衍射效率低。理论上两台阶、四台阶、八台阶、十六台阶的衍射效率分别为40.5%、81%、94.9%、98.6%。为了提高衍射效率,需要进行多台阶的套刻。尽管多次套刻可以提升衍射效率,但同时带来的套刻对准误差,将会严重降低输出光场的质量。此外,越来越多的应用场景中需要大角度的衍射器件,对应的衍射元件的特征尺寸将降低到百纳米量级,也使得多台阶的套刻变得不可能。本文针对当前衍射光学元件中衍射效率较低、成像质量差的问题,提出采用连续面形的衍射元件来提高衍射效率,从激光分束和光束整形两种典型的衍射元件应用需求出发,开展连续面形衍射光学元件的设计算法和制备工艺研究,基本的思路是通过改进衍射光学元件的设计方法,以此得到连续面形的衍射元件相位分布,再采用移动掩模技术进行连续面形微纳结构的一次成型制备,最终得到高衍射效率的衍射器件。论文的主要工作如下:(1)连续面形分...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 衍射光学元件的发展
    1.2 衍射光学元件的特点
    1.3 衍射光学元件的应用
    1.4 衍射光学元件的研究现状
        1.4.1 理论设计研究现状
        1.4.2 制备工艺研究现状
    1.5 本论文的主要内容及结构安排
第二章 衍射光学元件的理论基础
    2.1 设计衍射光学元件三种不同的抽样方法
        2.1.1 角谱法
        2.1.2 菲涅尔衍射积分法
        2.1.3 卷积法
        2.1.4 三种抽样算法的适用范围
    2.2 衍射光学元件的设计原理
    2.3 衍射光学元件的常用设计方法
        2.3.1 GS算法
        2.3.2 改进的GS算法
    2.4 衍射光学元件的制作工艺
        2.4.1 紫外光刻工艺
        2.4.2 离子束刻蚀工艺
        2.4.3 掩模套刻法
        2.4.4 移动掩模技术
    2.5 本章小结
第三章 连续面形分束器的设计及制备
    3.1 引言
    3.2 设计方法
    3.3 仿真验证
    3.4 加工制备
    3.5 本章小结
第四章 连续面形光束整形器件的设计及实验研究
    4.1 引言
        4.1.1 散斑噪声理论
    4.2 矩形平顶光束的设计及制备
        4.2.1 设计思想
        4.2.2 仿真验证
        4.2.3 加工制备
    4.3 环形平顶光束的设计及实验研究
        4.3.1 设计思想
        4.3.2 仿真验证
        4.3.3 整形实验
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3783794