申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2024-01-10

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117850187A

主分类号：G03H1/08

分类号：G03H1/08;G03H1/16;G03H1/22;G02B27/09

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.26#实质审查的生效;2024.04.09#公开

摘要：本发明涉及基于加权反馈复振幅约束的高质量激光图案化加工方法，属于激光应用技术领域。本发明将加工图案与特定相位相乘得到目标复振幅光场，并进行傅里叶逆变换，将逆变换结果按照入射光振幅分布情况进行振幅限制，傅里叶变换后得到全息光场，对加工图案区域进行振幅加权反馈的复振幅约束，对周围背景区域进行能量加权反馈约束，重复上述步骤，得到最终的相位图。随后将相位图加载在空间光调制器上获得整形加工光场。相比传统计算方法，本方案通过额外相位约束消除了相位不匹配导致的散斑噪声，通过振幅加权反馈因子提高了算法的收敛能力，通过能量加权反馈因子精准调控加工所用能量效率，显著提高了单次曝光图案的加工一致性和能量稳定性，具有很强的适用性。

主权项：1.基于加权反馈复振幅约束的高质量激光图案化加工方法，其特征在于：步骤一、创建待加工图案对应的目标振幅矩阵和目标相位矩阵；根据加工光路中空间光调制器液晶单元大小、聚焦物镜分辨率、物镜通光孔径物理参数，得到SLM平面离散空间坐标系uov和全息面离散空间坐标系xoy；将待加工图案代入全息面坐标系xoy中获得全息面目标振幅矩阵Aaimx,y，其中待加工区域标记为1，其他背景区域标记为0；根据目标振幅矩阵中待加工图案区域像素大小，构建含有相位调控因子k的二次相位函数，代入SLM平面坐标系xoy中得到目标相位矩阵 其中M和N分别为目标振幅矩阵中待加工区域在x和y方向上的像素长度；i为虚数；步骤二、创建初始化全息面光场矩阵；光场矩阵内含有振幅矩阵和相位矩阵两项信息，将目标振幅矩阵Aaimx,y中待加工图案区域元素值赋给全息面振幅矩阵Aoutx,y中对应元素；引入背景区域振幅，设置为0.2；将目标相位矩阵元素值赋值给全息面相位矩阵则全息面光场矩阵Eoutx,y的表达式为： 其中，exp代表以e为底的指数函数；步骤三、创建初始化振幅反馈矩阵M和能量反馈因子η：M1x,y＝1,η1＝η0其中，下标数字1代表振幅反馈矩阵M和能量反馈矩阵η的更新次数为1，η0为加工区域的目标能量效率；步骤四、使用振幅反馈矩阵M和能量反馈因子η对全息面光场矩阵Eoutx,y内的振幅项Aoutx,y进行加权反馈振幅约束，获得修正后全息面振幅矩阵A′outx,y： 其中，下标j数字代表振幅反馈矩阵M和能量反馈矩阵η的更新次数为第j次，和分别为待加工区域和背景区域求和的算子；步骤五、对全息面光场进行相位约束；使用目标相位矩阵元素值替换全息面光场矩阵Eoutx,y中相位项在待加工图案区域内对应元素值，最终获得修正后全息面光场矩阵E′outx,y： 步骤六、计算全息面光场矩阵E′outx,y反向衍射到SLM平面处对应的SLM平面光场矩阵；对E′outx,y进行傅里叶逆变换，得到SLM平面光场矩阵Einu,v；使用实际入射激光的振幅矩阵A0替换Einu,v中的振幅项；得到修正后SLM平面光场矩阵E′inu,v： 其中，F-1x为傅里叶逆变换算子，||为对应振幅项的取模算子；步骤七、计算SLM平面光场衍射到全息面处的全息光场矩阵；对SLM平面光场E′inu,v进行傅里叶变换，得到更新后的全息光场矩阵Eoutx,y：Eoutx,y＝F[E′inu,v]其中，Fx为傅里叶变换算子；步骤八、更新振幅反馈矩阵M；基于全息光场矩阵Eoutx,y内振幅项Aoutx,y的波动情况，更新振幅反馈矩阵在待加工区域内的元素值，则更新后的振幅反馈矩阵M为： 其中，代表对符号内矩阵元素取平均值；步骤九、更新能量反馈因子η；基于全息光场矩阵在待加工图案区域内的光强能量与周围背景区域光强能量的比值，更新能量反馈因子η： 其中，∑为求和算子；步骤十、重复步骤四至九，直到全息面光场均匀度满足加工需求；计算完成后，基于SLM平面相位矩阵生成全息图，将全息图加载在空间光调制器内获得高均匀度加工光场,最终获得高质量的激光加工图案。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京理工大学 基于加权反馈复振幅约束的高质量激光图案化加工方法

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