[發明專利]一種單級次衍射勞厄透鏡及制造方法

在審

• 申請號: 202111159164.5
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113903488A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 冀斌;常廣才;岳帥鵬;楊一鳴;周亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 王亞萍

1.一種單級次衍射勞厄透鏡，其特征在于，包括：

基體，所述基體包括第一表面；

以及形成在所述第一表面上的衍射結構；沿垂直于所述第一表面的方向，所述衍射結構包括周期厚度以預設規則變化的多個膜層；

所述多個膜層由第一靶材和第二靶材通過共濺射形成，所述第一靶材和所述第二靶材的濺射功率沿所述膜層的外延方向以相位差為π的余弦函數形式周期性變化，所述余弦函數的變化周期為所述膜層的周期厚度；

其中，所述第一靶材的原子序數大于所述第二靶材的原子序數。

2.根據權利要求1所述的單級次衍射勞厄透鏡，其特征在于，沿所述膜層的外延方向，所述透鏡在x位置處的磁導率滿足如下公式：

其中，為所述第一靶材和所述第二靶材的磁導率之和的平均值，Δχ為所述第一靶材和所述第二靶材的磁導率之差，D為x位置處的膜層的周期厚度。

3.根據權利要求2所述的單級次衍射勞厄透鏡，其特征在于，各膜層的周期厚度通過如下公式計算：

D_n＝fλ/r_n；

其中，D_n為第n層膜層的周期厚度，f為所述透鏡-1級次衍射光的焦距，λ為入射光的波長；

其中，第n層膜層的位置半徑r_n通過如下公式計算：

r_n＝nfλ+n²λ²/4。

4.根據權利要求1所述的單級次衍射勞厄透鏡，其特征在于，沿所述膜層的外延方向，第一個膜層初始位置處的所述第一靶材的濺射功率大于所述第二靶材的濺射功率。

5.根據權利要求1所述的單級次衍射勞厄透鏡，其特征在于，所述透鏡為長方體結構，且各膜層與入射光的夾角為零。

6.根據權利要求1-5任一項所述的單級次衍射勞厄透鏡，其特征在于，所述第一靶材選自WSi₂或Nb，所述第二靶材選自Si、Al或摻雜Si的Al。

7.一種如權利要求1-6任一項所述的單級次衍射勞厄透鏡的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

確定衍射結構；

在基體的第一表面形成所述衍射結構，所述衍射結構包括周期厚度以預設規則變化的多個膜層；

其中，在基體的第一表面形成所述衍射結構包括：

采用共濺射法將第一靶材和第二靶材沉積在所述第一表面，所述第一靶材和所述第二靶材的濺射功率沿所述膜層的外延方向以相位差為π的余弦函數形式周期性變化，所述余弦函數的變化周期為所述膜層的周期厚度；

其中，所述第一靶材的原子序數大于所述第二靶材的原子序數。

8.根據權利要求7所述的制造方法，其特征在于，沿所述膜層的外延方向，第一個膜層初始位置處的所述第一靶材的濺射功率大于所述第二靶材的濺射功率。

9.根據權利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述確定衍射結構包括如下步驟：

根據所述透鏡的應用要求確定所述透鏡的膜層總厚度、最外層膜層的周期厚度D_rout和總膜層數；

確定各膜層在入射面處的周期厚度；

根據入射光的波長λ，所述透鏡-1級次衍射光的焦距f和膜層數量計算-1級衍射效率隨截面深度Z變化的曲線η-1(Z)，獲取最佳截面深度Z_opt。

10.根據權利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述確定各膜層在入射面處的周期厚度包括如下步驟：

通過如下公式獲得第n層膜層的位置半徑r_n：

r_n＝nfλ+n²λ²/4；

其中，n為從所述基體向外的膜層數，f為所述透鏡-1級次衍射光的焦距，λ為入射光的波長；

基于所述第n層膜層的位置半徑獲得第n層膜層的周期厚度D_n：

D_n＝fλ/r_n。