采用衍射光學元件與激光器結合的激光照明光學系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光電通訊領域，尤其涉及一種采用衍射光學元件與激光器結合的激光照明光學系統。
【背景技術】
[0002]傳統的照明光場的光學設計，是針對發光光源(如LED、激光等)的特點，通過使用折射光學元件，如透鏡、反射鏡、微透鏡陣列、鏡頭、散光片、空間光調制器(如掩膜片、液晶屏等)，實現對發光光場的二次調制，實現所需要照明光場的輸出。該傳統設計方式是通過折射、遮擋、成像的方法，對入射光場進行調制，設計方法的光學元件復雜、數量較多，光利用效率非常低下，且功能單一，無法實現復雜的照明光場，例如對于廣泛應用的光強分布非對稱矯正、1000米以上遠距離照明等應用領域，傳統的設計方式都無法實現。同時傳統照明光場設計方式，其光學器件尺寸大、成本很高，對應用環境要求很高，光學器件表面的細微灰塵都會造成異形光場的嚴重缺陷，上述因素為該產品的使用造成了很多不利的因素，嚴重的限制了產品的市場應用。
[0003]現代技術中，隨著光電設備、系統的應用發展，各光電產品領域對主動光源發光的照明光場的應用越來越廣泛，要求也不斷提高，如夜視監控設備、工業照明設備、超廣角拍攝設備、超遠距離拍攝設備等領域的發展，對主動照明光場都提出了復雜、苛刻的要求，傳統的照明光學系統其光學系統復雜，尺寸很大，成本很高，且調節復雜，需要多片透鏡的移動、聯調，而且光場控制方式簡單，不能實現復雜多變的光場分布，已無法滿足應用領域的需求，基于衍射光學和激光技術的發展，已經為實現特種照明激光光場提供了技術基礎，衍射光學元件是近期才逐漸成熟的新型光學元件，其設計原理與傳統的折射光學具備本質區另IJ，是基于光場的波前相位特性進行光場調制設計，屬于波長級別的納米微光學器件，在I毫米尺寸的光場區域內，即可實現億萬量級的光場控制單元，對輸入光場進行豐富、靈活的調節，幾乎可以實現任何復雜的輸出光場的要求，其尺寸小、功能強大、光強利用效率極高，是未來照明領域的重要應用技術。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決上述現有技術中存在的缺陷和不足，提供了一種光強利用效率高，光場分布的形狀、光強分布都可以靈活控制，可以根據如監控拍攝、人眼觀察等應用系統的需要，實現復雜的照明光場的采用衍射光學元件與激光器結合的激光照明光學系統。
[0005]本發明的技術方案:一種采用衍射光學元件與激光器結合的激光照明光學系統，包括激光照射光源和衍射光學元件，激光照射光源照射衍射光學元件后，激光照射光源的光場經過該衍射光學元件的光學調制，激光光場沿著特定的角度區域傳播，通過設計調整衍射光學元件的光場波前相位調制、微觀形貌和整體尺寸，實現所需復雜照明光場的發散角設計。
[0006]優選地，所述激光照射光源為激光準直光源，其激光光場波前為平面波或近似平面波。
[0007]優選地，所述激光照射光源為發散光激光照射光源，其激光光場波前為球面波。
[0008]優選地，所述激光照射光源與衍射光學元件實現所需異形光場的設計，光源照射衍射光學元件后，形成具備整體光學系統需要的特定光強分布、特定發散角的光場。
[0009]優選地，所述衍射光學元件為菲涅爾衍射光學元件或者夫瑯禾費衍射光學元件。
[0010]優選地，所述衍射光學元件具備對入射光場的X和Y方向發散角分別調至的功能，將入射光場的發散角進行均勻化處理，實現所需激光照明的異形光場的設計優化，光源照射衍射光學元件后，形成具備整體光學系統需要的特定發散角的光場。
[0011]優選地，所述衍射光學元件具備對入射光場的X和Y方向的發光尺寸分別調至的功能，將入射光場的發光尺寸進行均勻化處理，實現所需激光照明的異形光場的設計優化，光源照射衍射光學元件后，形成具備整體光學系統需要的特定發光尺寸的光場。
[0012]優選地，所述衍射光學元件具備針對入射光場的波前特性進行相位調制的設計將入射光場的波前相位進行調至處理，實現所需激光照明的異形光場的設計優化。
[0013]衍射光學元件是通過對入射光場的波前調制，實現出射光場的光強分布設計，其任意形狀、發散角的照明光場的產生原理與傳統設計有本質區別，使用一片衍射光學元件即可取代傳統方法中的多種光學裝置的功能，光學元件少、尺寸小，光利用效率大幅度提高，可達到90%以上，光學功能非常豐富，可滿足任意形狀、光強分布的照明場的需求。
[0014]本發明的的衍射光學元件，是基于照明系統使用需要，根據照射激光光源的光學參數，有針對性的進行衍射光學元件的設計，實現特定激光光場的輸出，該衍射光學元件與激光器實現的照明光場設計，其光強利用效率高，光場分布的形狀、光強分布都可以靈活控制，可以根據如監控拍攝、人眼觀察等應用系統的需要，實現復雜的照明光場，是傳統照明設備無法實現的光學系統。
[0015]激光配合衍射光學元件的激光照明系統，通過激光光場與衍射光學元件的結合設計，可以實現任意復雜、具有特殊意義的激光照明光場。
[0016]衍射光學元件具備體積小、安裝簡單、成本低的特點，可大幅度的縮小光學系統的體積，降低光學產品的成本;同時衍射光學元件具備光學指標容差較大，相對于傳統光學器件，其通光區域的細小灰塵、臟污對異形光場的影響很小，對應用環境的要求較低，可適應復雜多樣的應用環境，完全實現了光場的高光利用效率、低成本、光學結構設計簡單、尺寸小、高精度發散角調節系統，極大的提升了光學系統的功能和可應用性。
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