[发明专利]多阶衍射透镜的消色差方法及消色差多阶衍射透镜

权利要求书

1.一种多阶衍射透镜的消色差方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据初始多阶衍射透镜的环数和灰度阶数，设计光经过多阶衍射透镜后在焦点的光场强度I(m,λ)的约束优化问题，使每一个波长处的聚焦光场一致，其中m为多阶衍射透镜的灰度阶数分布，λ为光的波长；

(2)结合全局优化算法和搜索算法计算所述的约束优化问题的准全局最优解m′；

(3)对步骤(2)得到的m′进行平滑处理，去除m′中深宽比较大的单元结构，得到平滑处理后的灰度阶数分布m″；

(4)对步骤(3)得到的m″进行梯度下降处理，得到消色差的多阶衍射透镜的灰度阶数分布m″′；

所述步骤(2)为：

(21)对所述初始多阶衍射透镜的灰度阶数分布进行二值化处理；

(22)利用二元遗传算法计算所述步骤(1)中约束优化问题的解；

(23)将步骤(2)中得到的解作为初始值，利用模式搜索法计算所述步骤(1)中约束优化问题的准全局最优解m′。

2.根据权利要求1所述的多阶衍射透镜的消色差方法，其特征在于，所述步骤(1)的约束优化问题采用maxmin优化手段。

3.根据权利要求1所述的多阶衍射透镜的消色差方法，其特征在于，所述步骤(1)的约束优化问题的公式为：

s.t.1≤m_i≤M

i＝1,2…N

其中m_i为第i环高度的灰度阶数，N为多阶衍射透镜的环数，M为灰度阶数的最大值。

4.根据权利要求1所述的多阶衍射透镜的消色差方法，其特征在于，所述步骤(3)中平滑处理后的灰度阶数分布m″的深宽比α(m″)的计算公式如下：

其中β为常数，5≤β≤10，α₀为m′的深宽比α(m′)的参考值。

5.根据权利要求1所述的多阶衍射透镜的消色差方法，其特征在于，所述步骤(4)采用最速下降法对步骤(3)得到的m″进行梯度下降处理。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述方法制备的消色差多阶衍射透镜，其特征在于，由高度不同的环状结构组成，每一环高度的灰度阶数分布的单元结构深宽比最大值不超过2:1。