[發(fā)明專利]一種復(fù)合型波帶片光子篩

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010247543.5
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN102375169A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝常青;潘一鳴;朱效立;賈佳;劉明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)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(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衍射光學(xué)元件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合型波帶片光子篩。

背景技術(shù)

光子篩是基于菲涅耳波帶片的一種新型的衍射光學(xué)元件，它將菲涅耳波帶片上亮環(huán)對應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(lǐng)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(yīng)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(lǐng)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(shù)方面有著非常好的應(yīng)用前景。

雖然大口徑光子篩在紫外望遠鏡成像領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，但是其仍存在衍射效率低，成像對比度不好的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為了提高光子篩的衍射效率，改善成像對比度，本發(fā)明的主要目的在于提供一種復(fù)合型波帶片光子篩，通過在傳統(tǒng)光子篩的中間2/3部分嵌入波帶環(huán)，得到的復(fù)合型波帶片光子篩在保持傳統(tǒng)光子篩良好的聚焦特性的基礎(chǔ)上提高了75％的衍射效率，改善了成像對比度。

(二)技術(shù)方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合型波帶片光子篩，包括透光襯底和鍍在其上的不透光的金屬薄膜，所述不透光的金屬薄膜上分布有一系列透光環(huán)帶和若干透光小孔。

上述方案中，所述透光襯底采用透光材料制作而成，該透光材料為熔融石英、普通玻璃或有機玻璃。

上述方案中，所述不透光的金屬薄膜采用鉻、金、鋁或銅制作而成，所述不透光的金屬薄膜的厚度大于80nm。

上述方案中，所述一系列透光環(huán)帶為平面式環(huán)帶，每一透光環(huán)帶的中心半徑為r_n，寬度為w_n，其中r_n²＝2nfλ+n²λ²，w_n＝λ/2r_n，其中λ為波長，f為焦距。

上述方案中，所述若干透光小孔為隨機分布的若干平面式透光小孔，其分布在中心半徑為r_n，寬度為w_n的環(huán)帶上，所述平面式透光小孔之間不重疊；所述平面式透光小孔的圓心分布在環(huán)帶中心半徑r_n上，其中r_n²＝2nfλ+n²λ²，對應(yīng)r_n上的平面式透光小孔的直徑為：d_m＝w_m＝λ/2r_m，其中λ為波長，f為焦距。

上述方案中，該復(fù)合型波帶片光子篩由若干環(huán)位置隨機分布的透光小孔組成，并且在其內(nèi)部2/3部分嵌入一系列透光環(huán)帶。

(三)有益效果

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

1、本發(fā)明提供的復(fù)合型波帶片光子篩，其透光小孔的直徑為相應(yīng)波帶片環(huán)帶寬度的1.5倍，相對于波帶片，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(yīng)和高級衍射，提高分辨率，得到更為銳利的焦斑。

2、本發(fā)明提供的復(fù)合型波帶片光子篩，將普通光子篩的中間2/3部分嵌入波帶環(huán)，從而增加了透過率，提高了衍射效率，使成像對比度得到了提升。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中提供的復(fù)合型波帶片光子篩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中復(fù)合型波帶片光子篩與傳統(tǒng)光子篩的聚焦光強分布圖；

圖3(a)和圖3(b)為本發(fā)明實施例中成像實驗結(jié)果圖，其中，圖3(a)為傳統(tǒng)光子篩對分辨率版所成的像，圖3(b)為復(fù)合型波帶片光子篩對分辨率版所成的像。

具體實施方式

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