[发明专利]一种基于空间光调制器的三维码激光标刻方法及系统

权利要求书

1.一种基于空间光调制器的三维码激光标刻方法，其特征在于，所述空间光调制器中叠加有相移菲涅尔透镜、空间光栅和贝塞尔整形透镜，方法包括：

S1，将目标二维码或目标二维点阵随机转换为三维码彩色图像，并提取所述三维码彩色图像中各色块的轮廓信息，以生成所述各色块对应的轮廓图像；

S2，分别将各所述轮廓图像对应的预设相位作为全息算法光场模型的初始值进行迭代计算，以得到各所述轮廓图像对应的目标相位；

其中，所述全息算法光场模型基于模拟退火算法和强度传输方程生成，生成的全息算法光场模型为：

其中，G⁽ⁿ⁾为引入振幅自由度后第n次迭代输出的光场幅值，n为迭代次数，m为信号场影响因子，I_0|SR为信号区域的目标光强，为第n次迭代后噪声区域的输出，为第n次迭代后的复相位，i为虚数单位；

所述全息算法光场模型中相位的迭代方程为：

其中，x_j、y_j、j表示入射面，为第n+1次迭代的相位分布，n为迭代次数，为第n次迭代的相位分布，a_n为梯度收敛参数，h_n为迭代收敛方向；

S3，将各所述目标相位依次输入至所述空间光调制器，使得所述空间光调制器根据接收到的目标相位对入射激光光束进行相位调制后输出贝塞尔光束，以在目标材料上依次标刻出各所述轮廓图像。

2.如权利要求1所述的基于空间光调制器的三维码激光标刻方法，其特征在于，所述S1包括：

根据初始信息生成所述目标二维码或目标二维点阵；

将所述目标二维码或目标二维点阵分割为多个最小标刻单元，并添加随机色块以生成所述三维码彩色图像；

利用腐蚀算法对所述三维码彩色图像进行扩散以提取所述各色块的轮廓信息。

3.如权利要求1或2所述的基于空间光调制器的三维码激光标刻方法，其特征在于，所述S2中分别将各所述轮廓图像对应的预设相位作为全息算法光场模型的初始值进行迭代计算包括：

将各所述轮廓图像的幅值设置为目标幅值，并根据各所述目标幅值在预置配置文件中读取相应的预设相位；

分别将各所述轮廓图像对应的预设相位作为所述全息算法光场模型的初始值，并以各所述轮廓图像对应的目标幅值作为所述全息算法光场模型的目标值进行迭代计算，以得到各所述目标相位。

4.如权利要求1所述的基于空间光调制器的三维码激光标刻方法，其特征在于，所述S3中输出所述贝塞尔光束之前还包括：屏蔽所述贝塞尔光束中的零极光后输出所述贝塞尔光束。

5.如权利要求1所述的基于空间光调制器的三维码激光标刻方法，其特征在于，所述S3中输出所述贝塞尔光束之前还包括：保留所述贝塞尔光束中的零极光并输出所述贝塞尔光束。

6.如权利要求1所述的基于空间光调制器的三维码激光标刻方法，其特征在于，所述S3中通过调节所述相移菲涅尔透镜和/或空间光栅，来调节所述贝塞尔光束的水平位置和轴向焦点。

7.如权利要求1所述的基于空间光调制器的三维码激光标刻方法，其特征在于，在所述S1之前，所述方法还包括：通过物理冷却方式将所述空间光调制器的光损伤阈值增加至40W/cm²-150W/cm²。

8.一种基于空间光调制器的三维码激光标刻系统，其特征在于，所述空间光调制器中叠加有相移菲涅尔透镜、空间光栅和贝塞尔整形透镜，系统包括：

转换及提取模块，用于将目标二维码或目标二维点阵随机转换为三维码彩色图像，并提取所述三维码彩色图像中各色块的轮廓信息，以生成所述各色块对应的轮廓图像；

计算模块，用于分别将各所述轮廓图像对应的预设相位作为全息算法光场模型的初始值进行迭代计算，以得到各所述轮廓图像对应的目标相位；

其中，所述全息算法光场模型基于模拟退火算法和强度传输方程生成，生成的全息算法光场模型为：

其中，G⁽ⁿ⁾为引入振幅自由度后第n次迭代输出的光场幅值，n为迭代次数，m为信号场影响因子，I_0|SR为信号区域的目标光强，为第n次迭代后噪声区域的输出，为第n次迭代后的复相位，i为虚数单位；

所述全息算法光场模型中相位的迭代方程为：

其中，x_j、y_j、j表示入射面，为第n+1次迭代的相位分布，n为迭代次数，为第n次迭代的相位分布，a_n为梯度收敛参数，h_n为迭代收敛方向；

调制及标刻模块，用于将各所述目标相位依次输入至所述空间光调制器，使得所述空间光调制器根据接收到的目标相位对入射激光光束进行相位调制后输出贝塞尔光束，以在目标材料上依次标刻出各所述轮廓图像。