专利名称：衍射型光束列阵波前校正器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学元件，系统或仪表领域，特别是一种位相型菲涅尔透镜列阵波前校正器。
激光二极管的输出辐射由于波象差而在两垂直轴方向上的束腰位置不一致，其远场束斑呈椭圆。为获得理想的圆形光束，需要在其输出面加置波前校正器。通常使用的波前校正元件是柱面透镜，其加工难度较高。1987年4月29日公开的欧洲专利0220035中，以棱镜付不同角度的组合构成光束校正系统，它是一种折射系统。1986年1月30日公开的世界专利WO86／00720中，以调节一对球面反射镜的倾角来校正激光二极管的输出辐射，从而获取圆对称的高斯光束，这是一种反射系统。两项专利的校正元件精确定位较困难，且结构松散，不能进行列阵输出的波前校正。
本实用新型的目的是提供一种生产安装方便，集光效率高，波面校正精确的衍射型光束列阵波前校正器。
本实用新型的
如下图1是衍射型光束列阵波前校正器的剖视图。图中1是位相型菲涅尔透镜列阵器件，2是压圈，3是片架，4是调节螺钉，5是连接件，6是定位螺钉，7是安装环，8是安装环内侧的斜纹槽。
图2是衍射型光束列阵波前校正器的俯视图。
图3是单元八阶位相型菲涅尔透镜器件的剖视图。
本实用新型的目的是这样来实现的位相型菲涅尔透镜列阵器件1由压圈2固定在片架3上形成一体，由三个定位螺钉4进行垂直轴方向的位置调节。连接件5将片架3和安装环7连接起来，在连接件5的外侧有定位螺钉，连接件5与安装环7内侧的斜纹槽8配合转动可实现轴向连续平滑的调节功能。安装环另一端与激光二极管列阵器件的外壳配合，由螺钉锁紧固定。
位相型菲涅尔透镜列阵器件是根据菲涅尔近轴衍射原理由计算机设计单元透镜的位相结构，选择制作该透镜列阵的掩模图形，然后在石英或硅、碲镉汞等半导体材料的基片上多次光刻和离子束刻蚀，产生二阶、四阶、八阶或十六阶的位相量化结构，最终制成多级位相型菲涅尔透镜列阵器件。其单元为方形、矩形或六角形，最大单元列阵为200×200元，列阵器件的最细线宽为0.5微米，单元线度为0.05－1.5毫米范围。
本实用新型有如下有益效果本实用新型由计算机设计并采用了大规模集成电路的制作方法，因而结构精细，目前的设备和工艺方法可实现单元尺寸50－70微米。衍射成象的特征决定了该波面校正器件可具有较大的相对孔径，充分满足激光二极管大发散角的要求。所有单元器件同时刻制成型，因而列阵排列精度高，焦平面一致性好，不需要逐一对中便可对光束列阵准确校正。整个装置结构紧凑，集光效率高，调节灵活，便于安装。它能有效地克服激光二极管的输出辐射的象散和椭圆束斑，使激光二极管列阵产生均匀的圆对称高斯光束列阵输出。本实用新型还可用于输出波前的变换，如将一束平面波变换为圆对称高斯光束列阵，这在光互连和光计算实验中有极为重要的应用。并由于透镜列阵基片能透射红外辐射，故其应用可延伸至红外波段。
本实用新型设计人推荐如下最佳实施例
八阶位相型菲涅尔透镜列阵器件，最大列阵200×200元单元孔径为矩形。每一台阶深度为0.23微米，整体厚度为0.5毫米。图形椭圆率0.7。短轴方向焦距70微米，f／1；长轴方向的焦距为100微米，f／2。整体轴向尺寸为12毫米。激光二极管列阵器件配以相同单元的本波前校正器，对准固定后可得到均匀的圆对称高斯光束列阵输出。
再推荐一个用于输出波前变换的实施例，它将一束平面波变换成圆对称高斯光束列阵。曾试制了二阶、四阶和八阶相位型菲涅尔透镜列阵器件，但以八阶为适宜。24×24元和八阶位相型菲涅尔透镜列阵器件，其单元孔径为方形，1.5×1.5毫米，焦距为71.42毫米，在50％以上强度的焦点尺寸为12微米，衍射效率77.3％，焦点强度不均匀性为1.6％。
实施例三，十六阶位相型菲涅尔透镜列阵器件，具有更高的衍射效率，可用于波前转换24×24元十六阶位相型菲涅尔透镜列阵器件，单元孔径为方形，1.3×1.3毫米，焦距40毫米，理论衍射效率达99％，具有优良的列阵成象功能。
权利要求1.一种衍射型光束列阵波前校正器，包括位相型菲涅尔透镜列阵器件和配置的安装调节机构，其特征在于a.所说的位相型菲涅尔透镜列阵器件的最细线宽为0.5微米；最大列阵为200×200元；b.所说的位相型菲涅尔透镜列阵器件为多阶位相结构，位相量化级次为二阶，或四阶，或八阶，或十六阶；c.所说的位相型菲涅尔透镜列阵器件的单元为方形，或矩形、六角形；单元线度为0.05-1.5毫米；d.所说的位相型菲涅尔透镜列阵器件的基片为石英，或硅，或碲镉汞等半导体材料制成。
专利摘要本实用新型提供了一种衍射型光束列阵波前校正器。它通过计算机设计单元透镜的位相结构，经多次光刻和离子束刻蚀制作多位相级菲涅尔透镜列阵器件，配以精密的安装调节机构，可作为激光二极管列阵输出的波前校正器。衍射特征和制作方法决定了本实用新型的集光效率高，波前校正精确，且结构紧凑，安装调校方便。
文档编号G02B27/00GK2177953SQ9322636
公开日1994年9月21日 申请日期1993年9月28日 优先权日1993年9月28日
发明者郭晴, 王汝笠, 郭中原, 傅艳红, 陈高峰, 王君 申请人:中国科学院上海技术物理研究所