[发明专利]用于光束扫描器的位相板

说明书

本发明涉及一种在光束扫描(偏转)器中使用的位相板，特别是涉及一种基于二元光学技术制造的微光机电扫描器中使用的位相板。

光束扫描器有非常广泛的应用，如激光打印机、电视机等都有光束扫描器。传统的扫描器大多是回摆式或电致摆动式。电制摆动式需要用电控将反射光导向目标，回摆式常常需要镜面的机械谐振。这些结构方式限制了扫描频率、笨重、价钱昂贵、可靠性差。不论对于商业还是军事用途，都需要低成本、高可靠性、小型化和重量轻的光学扫描器。(参见在先技术[1]M.E.Motamedi,M.C.Wu,andK.S.J.Pister,“Micro-opto-electro-mechanical devices and on-chip optical processing”,Opt.Eng.36(5):1282-1297(1997))。

在先技术[2]美国Motamedi等发明人提供了一种利用二元光学技术制造的微透镜列阵的光学扫描器。(参见M.E.Motamedi,A.P.Andrews,W.J.Gunning,M.Khoshnevisan,“Miniaturized micro-optical scanners”,Opt.Eng.33(11),3616-3623(1994))。问题是该扫描器所需的高精度微透镜列阵很难制造。因为二元光学技术仅能制造有限的位相台阶数和有限的线宽，而理想的透镜列阵是连续光滑的，需要无限的位相台阶数和无限细的线宽来逼近，而用二元光学技术无法实现任意多的位相台阶，只能实现有限的位相值，所以采用二元光学制作的微透镜列阵实际上并不是一个理想的二次位相函数，特别是边缘处的极细线宽不可能制造的很好，因此实际使用时，性能会降低，光能利用率也不高，所以用透镜列阵位相板实现光束扫描器是有技术上实现的难度。

本发明的目的在于提供一种容易制造、性能可靠、有实用价值的用于光束扫描器的位相板。

本发明的位相板2包括：含有一对互补的塔尔波特位相编码结构透光的正位相板201和负位相板202的位相板2。位相板2中的正位相板201与负位相板202是平行并列置放的，两者之间有间距Du≥0.5微米。所说的塔尔波特位相编码结构的正位相板201相对负位相板202的表面上带有周期重复的正二次位相函数分布的s≥1条正栅线2011；所说的负位相板202相对正位相板201带有正栅线2011的表面上带有周期重复的负二次位相函数分布的s≥1条负栅线2021。所说的正位相板201或者负位相板202上带有编程控制移动装置4控制的移动器3，使得正负位相板201、202两者相对它们的中心轴线O₁O₁、O₂O₂可以相互平行移动。所说的一条正或负的栅线2011、2021相当一个周期d,每个周期d内分割成M等分，一个周期d内含有L个位相台阶数，每个位相台阶的宽度d₁、d₂、…、d_M均相等，即d₁=d₂=…=d_M=d/M。相邻两个位相台阶的厚度不相等，但在一个周期d内是对称分布。因此相邻两个位相台阶厚度差表示为： h k - h k - 1 = r ( 2 k + 1 ) M λ ( n - 1 ) , ]]>式中λ为入射于位相板上光波的波长，n为位相板基底的折射率，h_k为第k个位相台阶的高度，r为大于或等于1的正整数，是二次位相函数的特征参数。如图1所示。