动态衍射光学图案生成器的制作方法

在此公开的主题涉及衍射光学图案生成器。更具体地，在此公开的主题涉及能够进行光束转向和/或动态衍射图案生成的衍射光学图案生成器。

背景技术：

1、衍射光学元件(doe)通过控制光的衍射来产生期望的光学图案。doe可以与用于3d感测(adas、ar/vr、医疗保健、安全等)和用于光学感测(微流体和其他光子传感器等)的垂直腔面发射激光器(vcsel)组合使用。商用doe可以包括多级和复杂的微尺度设计，并且可以由与互补金属氧化物半导体(cmos)制造技术不兼容的聚合物形成。

2、图1描绘了产生光衍射图案的示例衍射光学元件(doe)100。常规doe也可以被称为光栅或衍射光栅。如图1中所描绘的，从激光源输出并且具有目标波长λ的光101入射在doe100上。当光101穿过doe 100时，doe 100产生光衍射图案103。在103处描绘了具有线和/或点的若干示例光衍射图案。可以由doe产生的光衍射图案不限于在103处描绘的示例衍射图案。

3、常规doe具有大于目标波长的10倍(>10λ)的微尺度周期性，并且具有通常拥有多个不同高度的结构。常规doe设计也往往是复杂的并且涉及多个制造步骤。常规doe由聚合物形成，这使得常规doe的制造与cmos制造技术不兼容。

4、另一类的doe(通常称为超表面(metasurface))具有约为目标波长的一半(～λ/2)的微尺度周期性。这类doe用于吸收、反射、偏转和/或聚焦目标波长λ的光(近场和远场两者)。这类doe通常具有低透射效率并且具有复杂的设计。

技术实现思路

1、示例实施例提供了一种衍射光学图案生成器，该衍射光学图案生成器可以包括衍射光学元件层和纳米结构层，该纳米结构层被构造为用于使向该衍射光学图案生成器施加的输入光光束转向至预定极光束转向角和预定方位光束转向角中的至少一者，预定极光束转向角在与输入光的方向基本上垂直的平面中测量，预定方位光束转向角相对于输入光的方向测量。在一个实施例中，衍射光学元件层可以包括形成在基底层的表面上的柱状纳米结构、形成在基底层中的孔或它们的组合。在另一实施例中，纳米结构层可以包括纳米结构，纳米结构具有在目标波长λ的0.75λ至3λ的范围内的预定周期性。在又一实施例中，该衍射光学图案生成器还可以包括动态透射层，其中，动态透射层的至少一个区域可以选择性地可控制为使光透射通过动态透射层或阻挡光穿过动态透射层。在再一实施例中，动态透射层可以包括氧化铟锡、液晶材料、相变材料、有机金属和半导体材料中的至少一种。在一个实施例中，纳米结构层可以包括第一区域和第二区域，其中，纳米结构层的第一区域可以包括相对于输入光的第一预定极光束转向角和第一预定方位光束转向角，并且纳米结构层的第二区域可以包括相对于输入光的第二预定极光束转向角和第二预定方位光束转向角，并且动态透射层可以包括第一区域和第二区域，动态透射层的第一区域和第二区域分别对应于纳米结构层的第一区域和第二区域，其中，动态透射层的第一区域和第二区域均可以是选择性地可控制为使光透射通过动态透射层的第一区域和第二区域或阻挡光穿过动态透射层的第一区域和第二区域，以生成不同的衍射光学图案。在另一实施例中，纳米结构层可以被构造为对向衍射光学元件层输入的光进行光束转向或者对从衍射光学元件层输出的光进行光束转向。在又一实施例中，doe层可以生成n×n衍射图案，其中，n包括大于0的整数，并且纳米结构层可以包括n×n布置的单元区域，其中，每个单元区域可以包括对应的极光束转向角和对应的方位光束转向角中的至少一者。在再一实施例中，n＝3，并且3×3布置的单元区域可以包括中心单元区域、四个拐角单元区域和四个边缘单元区域，其中，每个边缘单元区域可以位于拐角边缘区域之间，每个边缘单元区域可以包括等于c＝(doe层的视场)/3的方位光束转向角，并且每个拐角单元区域可以包括等于的方位光束转向角。

2、示例实施例提供了一种衍射光学图案生成器，该衍射光学图案生成器可以包括：衍射光学元件层；纳米结构层，被构造为对光进行准直或者对光进行漫射；以及动态透射层，其中，动态透射层的至少一个区域可以选择性地可控制以使光透射通过动态透射层或阻挡光穿过动态透射层。在一个实施例中，衍射光学元件层可以包括形成在基底层的表面上的柱状纳米结构、形成在基底层中的孔或它们的组合。在另一实施例中，纳米结构层可以被构造为用于使向衍射光学图案生成器施加的输入光光束转向至预定极光束转向角和预定方位光束转向角中的至少一者，预定极光束转向角在与输入光的方向基本上垂直的平面中测量，预定方位光束转向角相对于输入光的方向测量。在又一个实施例中，纳米结构层可以包括纳米结构，纳米结构具有在目标波长λ的0.75λ至3λ的范围内的预定周期性。在再一实施例中，动态透射层可以包括氧化铟锡、液晶材料、相变材料、有机金属和半导体材料中的至少一种。在一个实施例中，纳米结构层可以包括第一区域和第二区域，其中，纳米结构层的第一区域可以包括相对于输入光的第一预定极光束转向角和第一预定方位光束转向角，并且纳米结构层的第二区域可以包括相对于输入光的第二预定极光束转向角和第二预定方位光束转向角，并且动态透射层可以包括第一区域和第二区域，动态透射层的第一区域和第二区域分别对应于纳米结构层的第一区域和第二区域，动态透射层的第一区域和第二区域均可以选择性地可控制以使光透射通过动态透射层的第一区域和第二区域或阻挡光穿过动态透射层的第一区域和第二区域，以生成不同的衍射光学图案。在另一实施例中，衍射光学元件层可以生成n×n衍射图案，其中，n包括大于0的整数，并且纳米结构层可以包括n×n布置的单元区域，其中，每个单元区域可以包括对应的极光束转向角和对应的方位光束转向角中的至少一者。在又一实施例中，n＝3，并且3×3布置的单元区域可以包括中心单元区域、四个拐角单元区域和四个边缘单元区域，其中，每个边缘单元区域可以位于拐角边缘区域之间，每个边缘单元区域可以包括等于c＝(doe层的视场)/3的方位光束转向角，并且每个拐角单元区域包括等于的方位光束转向角。

3、示例实施例提供了一种衍射光学图案生成器，该衍射光学图案生成器可以包括：衍射光学元件层，可以生成n×n衍射图案，其中，n可以包括大于0的整数；纳米结构层，可以包括n×n布置的单元区域，其中，每个单元区域可以包括对应的极光束转向角和对应的方位光束转向角中的至少一者，对应的极光束转向角在与输入光的方向基本上垂直的平面中测量，预定方位光束转向角相对于输入光的方向测量；以及动态透射层，其中，动态透射层的至少一个区域可以选择性地可控制以使光透射通过动态透射层或阻挡光穿过动态透射层。在一个实施例中，n＝3，并且3×3布置的单元区域可以包括中心单元区域、四个拐角单元区域和四个边缘单元区域，其中，每个边缘单元区域可以位于拐角边缘区域之间，每个边缘单元区域可以包括等于c＝(doe层的视场)/3的方位光束转向角，并且每个拐角单元区域可以包括等于的方位光束转向角。在另一实施例中，纳米结构层可以被构造为用于使向衍射光学图案生成器施加的输入光光束转向至相对于输入光的预定极光束转向角和相对于输入光的预定方位光束转向角中的至少一者，纳米结构层可以包括纳米结构，纳米结构具有在目标波长λ的0.75λ至3λ的范围内的预定周期性，并且纳米结构层可以被构造对向衍射光学元件层输入的光进行光束转向或者对从衍射光学元件层输出的光进行光束转向。