[发明专利]一种光衍射器件及其制备方法和三维显示装置

权利要求书

1.一种光衍射器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1，利用傅里叶变换算法计算出随机散斑的二阶频谱位图；

s2，将二阶频谱位图形貌特征加工到透明基底表面，形成位相深度为浮雕结构的位相型衍射光学元件；其中，步骤“s2”具体为：

s21，首先制备微米级位相型衍射光学元件，即将所述随机散斑的二阶频谱位图的黑白分布加工到透明基底表面，形成二阶的表面浮雕型的微米级位相型衍射光学元件；

s22，在透明基底表面涂覆光刻胶层，将微米级位相型衍射光学元件放置于位相光场干涉光刻直写装置中进行直写光刻，将此微米级位相型衍射光学元件图形结构按比例转刻到透明基底表面的光刻胶层，蚀刻后形成纳米级光衍射元件。

2.根据权利要求1所述的光衍射器件的制作方法，其特征在于，步骤s22中，根据光栅方程：

Λ·sinθ＝±m·λ，m＝0，1，2，…

其中，Λ表示为光栅常数，θ表示为衍射角，λ表示为波长；

设衍射光学元件的最小衍射单元尺寸为D1，在投影物镜下进行位相光场干涉光刻，得到的最小衍射单元尺寸满足D2＝(D1/a)/2的关系式，其中a为投影物镜的微缩倍率。

3.根据权利要求2所述的光衍射器件的制作方法，其特征在于，步骤s22中，按比例转刻是通过透镜微缩和激光干涉光刻相结合且满足纳米级的分辨率的光刻方法。

4.根据权利要求1所述的光衍射器件的制作方法，其特征在于，步骤s22中，所述位相光场干涉光刻直写装置包括：

激光发生装置；

扩束透镜，所述激光发生装置发生的激光束经过扩束透镜形成平行光束；

空间光调制器，平行光束经过空间光调制器进行光斑整形，形成一个光斑束；

4f光学组件，光斑束经过4f光学组件成像于后焦面的衍射光学元件平面，形成多束衍射光；

投影物镜，衍射光通过投影物镜汇聚于透明基底表面的光刻胶层进行干涉曝光，形成纳米级结构光衍射图形。

5.根据权利要求4所述的光衍射器件的制作方法，其特征在于，步骤s22中，将微米级位相型衍射光学元件放置于所述位相光场干涉光刻直写装置中，然后开启激光发生装置；

所述激光发生装置发生的激光束经过扩束透镜形成平行光束；

平行光束经过空间光调制器进行光斑整形，形成一个特定形状的光斑束；

光斑束经过4f光学组件成像于后焦面的衍射光学元件平面，形成多束衍射光；

衍射光通过投影物镜汇聚于透明基底表面的光刻胶层进行干涉曝光，形成纳米级结构光衍射图形。

6.根据权利要求5所述的光衍射器件的制作方法，其特征在于，步骤s22中，通过干法刻蚀将光刻胶图形转移到透明基底上，最终形成位相深度为浮雕型的纳米级光衍射元件。

7.一种光衍射器件，其特征在于，采用如权利要求1至6任一所述的光衍射器件的制作方法所制成，所述光衍射器件包括透明基底和设置透明基底表面的随机散斑频谱位图的黑白分布，所述随机散斑频谱位图的黑白分布为纳米级二阶的表面浮雕。

8.一种三维显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述方法制备的光衍射器件，或权利要求7所述的光衍射器件。