衍射光学元件

摘要： 针对Gerchberg-Saxton(GS)算法对初始相位敏感、散斑噪声难以消除的问题,提出一种改进的GS算法。引入双曲面初始相位形式,通过迭代寻优算法,获得最佳相位参数,再通过迭代傅里叶变换优化算法进行优化,并用爬山算法进行邻域寻优,最后得到最佳的衍射光学元件相位分布。以方形光斑为例,用改进的GS算法和传统GS算法分别进行了数值仿真和光学实验,结果表明,改进算法整形结果具有0.999的高衍射效率和0.0187的低均方根误差,相比于传统GS算法,具有更好的应用价值。此外,采用改进算法产生相位分布规律,通过相位展开算法可以将其展开成连续曲面型衍射器件,从而降低因量化引入的加工误差。

摘要： 衍射光学元件较球面、非球面光学元件在校正色差方面具备较大优势,尤其是在红外光学领域,应用衍射光学元件可进一步增加光学系统的设计自由度。随着红外光学市场的进一步增大,常规的衍射光学金刚石车削技术难以满足大规模需求,精密模压技术成为解决上述问题的关键技术。模具设计是实现精密模压的重点,为了缩减模具设计周期,该文采用有限元仿真方法对模具进行预先设计及补偿,并试加工。采用单站式精密模压机对设计的模具进行了精密模压试验。模压试验结果表明:采用合理的工艺参数,能够实现衍射光学元件面形精度PV达到0.56μm,位置误差<0.011 mm,环带高度误差<0.12μm,验证了仿真预先补偿在衍射光学模具设计中的有效性。

摘要： 从图形数据处理、先进光刻、图形转移和大面积高可靠集成4方面开展衍射光学元件关键制造技术研究。在兼容标准CMOS工艺的基础上,提出了高精度、多功能(高保真、高深宽比、高面形、多元化衬基等)、大面积衍射光学元件成套制造技术。研发了精度优于2 nm的复杂图形光刻数据处理体系,提出了混合光刻方法,建立了加法(剥离、电镀)和减法(干法刻蚀、金属辅助化学刻蚀)两种类型、四种图形转移基础方法。实现了从微米尺度到亚10 nm尺度的图形生成,高宽比达12∶1的25 nmAu结构和深宽比达500∶1的30 nmAl_(2)O_(3)纳米管图形转移。在熔石英、多层膜、SiC自支撑薄膜、高面形硅片等衬基上大面积集成制造了多种衍射光学元件,最大面积为142 mm×142 mm,最大自支撑口径达70 mm,最高面形精度PV值达0.03λ,覆盖了可见光到硬X射线波段衍射光学元件的制造需求,能够应用于先进光刻机、同步辐射、激光聚变及X射线天文学中。

摘要： 光学衍射神经网络(optical diffraction neural network,ODNN)以光波作为计算媒介执行神经网络的逻辑分析与运算功能,具有高速度、低功耗及并行处理的优势.本文设计了一种仅有三层相位调制的ODNN,提出了基于目标空间频率一级谱分布提升ODNN的数字识别性能的方法,经优化获得了系统最优的像素大小、衍射距离,以及最佳的三层相位分布.设计的ODNN对MNIST手写体数字集识别准确率达到了95.3%,高于文献中采用五层衍射神经网络实现的准确率91.75%(Lin X,Rivenson Y,Yardimci N T,Veli M,Luo Y,Jarrahi M,Ozcan A 2018 Science 3611004),且精简了系统结构.结合ODNN高速度、低功耗的优点,提出的基于频谱分析方法有利于提高ODNN的性能,使ODNN在边缘计算领域有巨大的应用潜力.

摘要： 针对抗反射膜引入的附加位相,分析了衍射光学元件的衍射效率,提出了含有抗反射膜的衍射光学元件的优化设计方法.以工作在可见光波段的衍射光学元件为例,对比分析了采用传统方法和优化方法设计的衍射光学元件的衍射效率.结果表明:抗反射膜对衍射光学元件的衍射效率和带宽积分平均衍射效率的影响是不可忽略的.针对正入射和30°斜入射两种工作状态,采用优化设计方法得到的衍射光学元件的带宽积分平均衍射效率高于94％.

摘要： 通过一种高效而廉价的显微热极化工艺,在硫卤玻璃中刻印出覆盖可见到中红外波长且具有梯度折射率(GRIN)微结构的衍射光学元件(DOE)。研究了显微热极化的主要极化参数(极化电压U)对硫卤玻璃的微观形貌、微结构、衍射效果和梯度折射率的影响规律。在U为0.75~1.00 kV范围内发现了有效印刷GRIN微结构硫卤玻璃的形成区。表面形貌的深度、衍射级数随着U的增加而增加,但显微热极化对光学透过影响较小而不影响实际应用。显微热极化印刷后硫卤玻璃表面可以观察到周期长度为25μm且最大相位差高达0.60λ(λ=632.8 nm)的GRIN微结构。其衍射性能的主要来源是近阳极一侧亚表面的K+迁移和玻璃结构重排形成周期性分布的GRIN微结构。

摘要： 衍射光学元件是指功能结构尺寸在微米、纳米量级的光学元器件,如何大规模批量制作光学元件是目前研究的重要问题.首先介绍了半导体器件的制作工艺及其应用在衍射光学元件制作上的可行性,分析了感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术用于衍射光学器件制作的反应机理.研究了掩模数据处理中的涨缩技术,将该技术引入衍射光学元件制作中并制作了掩模版.最后,使用经过数据涨缩处理后的掩模版制作微光器件,与未经过数据涨缩处理的掩模版制作的衍射光学元件进行对比.结果 表明,使用相同工艺制作,衍射光学元件数据处理过程中引入涨缩技术不仅可以有效提高刻蚀深度的精度,还可以明显降低衍射零级能量.

摘要： 光束整形可将常见的高斯光束变为实际工程中需要均匀光束。本文利用加权杨顾算法在激光腔外进行光束整形,得到的结果如下:整形后得到的平顶光束不仅具有更好的均匀性和高衍射效率,而且在长距离传输中也不会出现变形和发散。减小了函数误差,有效的改善了光强的不均匀性和对函数初始值的灵敏度,在查找过程中非常好的避免了落入局部极值点。满足对人们在光束控制方面的需求,并且在光学器件的设计方面也有很好的优化效果。

摘要： 为解决激光打孔在烟支周边区域出现灼烧痕迹且烟支通风度的标准差过大的问题,通过对激光器衍射光学元件的工作原理进行分析,建立了光束分析模型,推导出现有条件下光阑与镜片距离、镜片焦距、消杂光光阑通光孔径、±1级衍射光衍射角等主要参数的数学关系.根据推导结果,优化了消杂光光阑的安装位置及其与镜片的距离,消除了打孔光束外的其他级次衍射光束能量.结果表明:优化后的烟支在线打孔整洁均匀,烟支通风度偏差由3.48％降低到1.45％,有效提高了烟支通风度的稳定性.该研究对消除杂光影响、提高烟支激光打孔质量具有一定的实际应用意义.

摘要： 分析了衍射光学元件实现共孔径相干合成的物理过程,建立了基于衍射光学元件的共孔径相干合成数学模型,推导了合成光束复振幅与入射光束和衍射光学元件相位分布之间的关系.提出用合成光束强度分布的均匀性作为评价函数的优化方法,获得了一维衍射合束器的相位分布.与利用角谱法设计的衍射分束器相比,可获得更高的合成效率.采用模拟退火算法结合随机并行梯度下降算法优化合束器设计,提高了计算效率,获得了多束衍射合束器的相位分布和合成效率.

摘要： 聚光多结太阳能电池可以提高效率和降低发电成本,是大规模利用太阳能的最佳方案之一.基于中科院物理所在衍射光学领域多年积累,提出了利用衍射光学元件同时实现分色、聚光的并联多结电池系统,并在理论设计、器件加工和性能表征等方面取得了一系列新进展.初步研究表明:该系统可突破45％的光电转换效率且聚光倍数达到300左右,有望为发展具有自主知识产权的高效并联多结聚光太阳能电池提供一套非常有价值的解决方案.

摘要： 衍射光学元件具有独特的色散特性和环境温度特性以及尺寸小、重量轻等特点,得到了越来越多的应用,对其制造的精度要求也越来越高.超精密单点金刚石车削加工是高精度衍射光学元件制造的重要方法.本文通过对衍射光学元件金刚石车削过程和面形状误差补偿的研究,对表面轮廓仪实际测量的轮廓数据进行处理,计算出实际车削曲线与理想曲线之间的法向残余误差,以此获得新的金刚石车削加工轨迹.最后利用单点金刚石车床对口径Φ78的衍射光学元件进行补偿加工试验,最终使其PV值由,,经过一次补偿加工后降为,并且满足光学要求的面形形状.

摘要： 随着光学技术发展,微细加工工艺的提高,衍射光学器件在激光雷达系统中的应用需求日益显现.衍射光学器件是一种对光场进行位相调制,在输出面上通过衍射得到所需光场分布的元件,有极高的衍射效率,从理论上来讲能产生任何形式的波前.将衍射光学元件用于激光雷达的光学系统上,不仅可以实现对激光光束的准直,同时还可以对光波波前进行变换和整形.

摘要： 衍射光学元件除了能减小成像系统的体积和质量外，还具有许多传统光学元件无法比拟的优越性，如消像差和热补偿功能等。给出了单透镜衍射光学元件的设计和相应的模拟结果。设计表明：衍射光学元件可以有效地校正轴上球差和色差，具有非常优越的校正像差功能。

摘要： 分析了惯性约束核聚变激光驱动系统对衍射光学元件的要求，即具有高损伤闲值、大面积和高面形精度等；介绍了惯性约束核聚变激光驱动系统中低效取样光栅、色分离光栅、位相校正板、脉冲压缩光栅、随机位相板或相息板等衍射光学元件的应用现状；最后对衍射光学元件在惯性约束核聚变激光驱动系统中的应用做了展望。

摘要： 评述了BESSY研制的用于X射线聚焦的各种衍射光学元件.基于布拉格-菲涅耳光学元件,设计了高效高分辨率X射线聚焦和色散光学元件.描述了对长焦距布拉格-菲涅耳透镜与可变曲率半径反射镜组合所做的实验研究.用一块反射菲涅耳波带板作聚焦和色散光学元件进行了短脉冲X射线吸收谱(XAS)的测量。

摘要： 本文提出一种利用基于DMD(数字微反射镜装置)的数字光刻系统制作掩模版的方法。首先通过ATUOCAD制图软件制作出二元光栅、龙基光栅、达曼光栅以及菲涅耳波带片等衍射光学元件的掩模图，然后将这些图形导入数字光刻机，利用DMD系统的空间光调制特性，经精缩投影曝光，在覆胶铬板上刻蚀出相应的图案，最后经过腐蚀及去胶得到需要的掩模版。将制作好的掩模版用于精缩光学系统，便可在晶圆片上得到比掩模版上小得多的图案，达到高分辨率的要求。

摘要： 提出了基于液晶二元光栅的用于激光方位探测与跟瞄系统的构架和计算模型，并提出使调制以后的激光束始终指向受控对象，并向系统报告受控对象方位的技术方案。通过采用电控液晶二元光栅的对入射激光辐射偏转，使之聚焦于二象限探测器中心的方法可以获得激光源的方位，而探测器上的信号可被用于分析入射激光辐射的调制频率、码型等信息。由于液晶二元光栅的光程分布可以被任意写入，人们可以很快验证衍射光学元件的设计，而液晶二元光栅的可控特性可以实现常规衍射光学元件不可能实现的功能，从而在激光束方位的探测和跟瞄、大气湍流的校正等各个方面都有潜在的应用。

摘要： 文中介绍了新颖的光敏HfO2/SiO2溶胶-凝胶玻璃的合成过程.采用红外傅里叶变换分析了HfO2/SiO2溶胶-凝胶玻璃感光聚合后和聚合前的内部结构变化.采用X射线光子吸收光谱分析了HfO2/SiO2溶胶-凝胶玻璃的成分.描述了采用新颖的光敏HfO2/SiO2溶胶-凝胶玻璃结合软刻蚀方法在曲面基底上制作变间距光栅和微透镜阵列的工艺过程,并给出了曲面光栅和曲面微透镜阵列的相关光学检测性能.

摘要： 目的是提供一种能够进一步改善衍射特性和全息图的透明性的全息记录组合物。本技术提供一种全息记录组合物，其包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。本技术还提供一种至少包括光固化树脂层的全息记录介质，所述光固化树脂层包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。此外，本技术还提供一种使用该全息记录介质的衍射光学元件。此外，本技术还提供一种使用该衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置。

摘要： 本发明公开了一种衍射光学元件的光学特性测定方法及其测定装置，通过检测出由摄像镜头即衍射光学元件会聚的任意波长范围的衍射光甚至是微弱的衍射光，而能容易且准确地评价点光的光量、衍射效率及光轴方向上的亮度分布。从白光光源(11)射出的光通过波长带通滤光器(12)后，用针孔狭缝(13)对光进行限制。该光通过准直透镜(14)成为平行光后，入射到摄像镜头即衍射光学元件(16)中。从该衍射光学元件射出的光在会聚成点光(17)后，被显微镜(18)放大并投影到CCD(19)上。用距离变更部件(56)改变该CCD和该衍射光学元件之间的距离后，用该CCD测定出光轴方向上的亮度分布。还测定出垂直于光轴的面内亮度分布。

摘要： 本发明提供的衍射光学元件，呈球冠结构，所述球冠的内表面和/或外表面由衍射光学结构组成，从而利用球冠结构与衍射光学结构的共同作用实现大角度衍射，从而克服了传统平面型衍射光学器件衍射角度受特征尺寸的限制，通过宏观球冠结构，为衍射结构提供了不同方向的法向倾斜，实现了衍射角度的大幅增加。

摘要： 本发明涉及衍射光学元件和具有该衍射光学元件的光学装置。提供了一种衍射光学元件，其中衍射图样被形成在至少一个表面上，其中衍射图样的高度从该一个表面的中心向边缘改变，并且形成在中心处的第一衍射图样元件的高度和形成在边缘处的第二衍射图样元件的高度是不同的，并且提供了一种具有该衍射光学元件的光学装置。

摘要： 衍射光学元件(101)具有：基体(102)，在表面具有设有衍射光栅的第1区域(105)和位于第1区域的外侧的第2区域(106)；光学调整层(103)，设置于表面，以与第2区域(106)的至少一部分和第1区域(105)相接。在光学调整层(103)中的与第2区域(106)相接的部分的至少一部分，设有薄膜部分(107)，该薄膜部分具有比光学调整层(103)中的与第2区域(106)相接的部分的最大膜厚小的膜厚。

摘要： 目的是提供一种能够进一步改善衍射特性和全息图的透明性的全息记录组合物。本技术提供一种全息记录组合物，其包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。本技术还提供一种至少包括光固化树脂层的全息记录介质，所述光固化树脂层包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。此外，本技术还提供一种使用该全息记录介质的衍射光学元件。此外，本技术还提供一种使用该衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置。

摘要： 本发明提供在将衍射效率的降低抑制为最小限度的同时眩光着色小、不影响光学性能的优秀的衍射光学元件、使用了该衍射光学元件的光学系统以及光学设备。用于作为光学设备的相机(1)的光学系统OL且通过具有衍射光栅而作为透镜发挥作用的衍射光学元件GD构成为，周边区域Ap中的衍射光栅的光栅高度hmax比以光轴Z为中心的中央区域Ac中的衍射光栅的光栅高度h0高。

摘要： 本发明公开了一种衍射光学元件的光学特性测定方法及其测定装置，通过检测出由摄像镜头即衍射光学元件会聚的任意波长范围的衍射光甚至是微弱的衍射光，而能容易且准确地评价点光的光量、衍射效率及光轴方向上的亮度分布。从白光光源(11)射出的光通过波长带通滤光器(12)后，用针孔狭缝(13)对光进行限制。该光通过准直透镜(14)成为平行光后，入射到摄像镜头即衍射光学元件(16)中。从该衍射光学元件射出的光在会聚成点光(17)后，被显微镜(18)放大并投影到CCD(19)上。用距离变更部件(56)改变该CCD和该衍射光学元件之间的距离后，用该CCD测定出光轴方向上的亮度分布。还测定出垂直于光轴的面内亮度分布。

摘要： 本发明提供一种为包含下述通式(1)所表示的化合物的固化性组合物的固化物，其中，波长587nm下的双折射Δn为0.00≤Δn≤0.01的固化物、光学部件、透镜、下述通式(1)所表示的化合物、含有该化合物的固化性树脂组合物、固化物、衍射光学元件及多层型衍射光学元件。Ar表示特定的式所表示的芳香环基，L

摘要： 本发明提供的衍射光学元件，所述衍射光学元件的光学表面由若干个连续的三维曲面单元组成，平行的相干光入射其光学表面产生多个衍射级次组成的衍射图案，扩大了衍射光学器件的角度。另外，本发明还提供了一种包含所述衍射光学元件的光学设备。