[發明專利]一種復合型波帶片光子篩

無效

• 申請號: 201110064529.6
• 申請日: 2011-03-17
• 公開（公告）號: CN102681060A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 謝常青;辛將;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;G02B1/10
• 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

本發明涉及衍射光學元件技術領域，具體涉及一種復合型波帶片光子篩。

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對應的區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。

傳統波帶片在成像領域的分辨率取決于它的最外環寬度，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小孔直徑為對應波帶片環寬的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，提高了數值孔徑，從而提高成像的分辨率。

光子篩的重量比相同參數的波帶片更輕，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，但是其仍存在衍射效率低，成像對比度不好的缺點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了提高光子篩的衍射效率，改善成像對比度，本發明的主要目的在于提供一種復合型波帶片光子篩。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種復合型波帶片光子篩，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帶和若干透光小孔。

上述方案中，所述透光襯底的材料為透光材料，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，所述不透光的金屬薄膜的材料為鉻、金、鋁或銅，所述不透光的金屬薄膜的厚度大于80nm。

上述方案中，所述一系列透光環帶為平面式環帶，每一透光環帶的中心半徑為r_n，寬度為w_n，其中r_n²＝2nfλ+n²λ²，w_n＝λ/2r_n，其中n為自然數，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帶中心半徑r_n上，其中r_n²＝2nfλ+n²λ²，對應r_n上的平面式透光小孔的直徑為：d_m＝w_m＝λ/2r_m，其中m、n為自然數，λ為波長，f為焦距。

上述方案中，所述復合型波帶片光子篩由若干環位置隨機分布的透光小孔組成，并且在其內部2/3部分嵌入一系列透光環帶。

(三)有益效果

與現有技術相比，本發明技術方案產生的有益效果為：

1、本發明所用的復合型波帶片光子篩其透光小孔的直徑為相應波帶片環帶寬度的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和高級衍射，提高分辨率，得到更為銳利的焦斑。

2、本發明所采用的復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，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為本發明實施例中為了對比所采用的復合型波帶片光子篩的結構示意圖；其中，圖1(a)為波帶片示意圖，其中白色部分為透光圓環，其余部分為不透光區域；圖1(b)為光子篩示意圖，其中白色部分為透光圓孔，其余部分為不透光區域；圖1(c)為復合型波帶片光子篩示意圖，其中白色部分為透光區域，黑色部分為不透光區域。

圖2為本發明實施例中復合型波帶片光子篩與傳統光子篩的聚焦特性仿真圖。其中，圖2(a)是聚焦光強分布圖，圖2(b)是歸一化聚焦光強指數分布圖；

圖3為本發明實施例中成像實驗結果圖。其中，圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)分別為波帶片、傳統光子篩和復合型波帶片光子篩對分辨率版所成的像，圖3(d)為三種器件所成的像中10μm線條的光強剖面分布圖。

具體實施方式