[發(fā)明專利]一種光子篩

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010227193.6
• 申請日: 2010-07-07
• 公開（公告）號: CN102313918A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 謝常青;潘一鳴;朱效立;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發(fā)明涉及光學元件技術領域，尤其涉及一種光子篩。

背景技術

光子篩是基于菲涅耳波帶片的一種新型的衍射光學元件，它將菲涅耳波帶片上亮環(huán)對應的區(qū)域用大量隨機分布的透光小孔來代替，小孔的直徑為相應波帶片環(huán)帶寬度的1.5倍。這些位置隨機分布的透光小孔使得衍射光之間相互干涉，從而能夠有效地抑制旁瓣效應和高級衍射，提高分辨率，得到更為銳利的焦斑。

傳統(tǒng)波帶片在成像領域的分辨率取決于它的最外環(huán)寬度，該尺寸受到加工工藝的限制因而分辨率難以得到進一步的提高。

光子篩由于其最外環(huán)小孔直徑為對應波帶片環(huán)寬的1.5倍，因此可以放寬對加工工藝的要求，進而制作更大口徑的光子篩，提高了數(shù)值孔徑，從而提高成像的分辨率。

光子篩的重量比相同參數(shù)的波帶片更輕，因而在航天望遠鏡領域有著更加廣闊的前景。光子篩的這些特性使得它在高分辨率成像、亞波長光刻、顯微鏡技術方面有著非常好的應用前景。

雖然大口徑光子篩在紫外望遠鏡成像領域有著廣闊的應用前景，但是其存在衍射效率低，成像對比度不好的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種光子篩，以克服其衍射效率不高的缺陷，最大化地提高衍射效率。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種光子篩，包括透光襯底和鍍在該透光襯底上的不透光金屬薄膜，所述不透光金屬薄膜上分布有多個透光圓孔，所述圓孔呈環(huán)帶狀分布。

上述方案中，所述環(huán)帶半徑為r_m、環(huán)帶寬度為w_m，其中：

r_m²＝2mfλ+m²λ²；

對應r_m上的透光圓孔的直徑為：

dm=2wm=2λf/2rm;]]>

其中λ為波長，f為焦距，m為圓孔所在環(huán)帶的環(huán)數(shù)，最內(nèi)環(huán)為第一環(huán)。

上述方案中，所述透光襯底采用的材料為透光材料。所述透光材料為熔融石英、普通玻璃或有機玻璃。

上述方案中，所述不透光金屬薄膜采用的材料為鉻、金、鋁或銅。所述不透光金屬薄膜的厚度大于60nm。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案產(chǎn)生的有益效果為：

普通光子篩透光圓孔的半徑為相應波帶片環(huán)帶寬度的1.5倍，本發(fā)明所述光子篩上的透光圓孔半徑為相應波帶片環(huán)帶寬度的倍。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，當透光圓孔半徑為相應波帶片環(huán)帶寬度的倍的時候，光子篩能夠獲得最高的衍射效率，克服了其衍射效率不高的缺陷，最大化地提高了衍射效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的光子篩結構示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的單個圓孔結構示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的光子篩的圓孔選取不同半徑時的聚焦特性圖；

圖4為本發(fā)明提供的光子篩制作方法流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的光子篩結構示意圖。該光子篩包括透光石英襯底和鍍在其上的不透光金屬鉻薄膜，該透光襯底采用的材料還可以為普通玻璃或有機玻璃等透光材料，該不透光金屬薄膜采用的材料還可以為金、鋁或銅等不透光金屬。

在圖1中，白色孔為透光圓孔2；黑色區(qū)域為不透光區(qū)域1，即不透光的金屬鉻薄膜。所述不透光金屬薄膜的厚度大于60nm。所述不透光的金屬鉻薄膜1上分布若干透光圓孔2；所述圓孔呈環(huán)帶狀分布。

所述環(huán)帶半徑為r_m、環(huán)帶寬度為w_m，其中：

r_m²＝2mfλ+m²λ²；