[發明專利]一種高效率聚焦的梯形Kinoform透鏡的設計方法

在審

• 申請號: 202111484279.1
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114236814A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 童徐杰;陳宜方
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種高效率聚焦的梯形Kinoform透鏡的設計方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）設定入射光場以及梯形Kinoform透鏡參數；其中：

入射光場參數包括波長λ、振幅C；

把梯形Kinoform透鏡中每個周期的梯形形貌劃分為三個計算區域：（Ⅰ）透光區，（Ⅱ）過渡區，（Ⅲ）平面區；

光學元件參數包括：光學元件結構參數m和n，0≤m,n≤0.5,分別描述透光區和平面區在單周期中的占比；厚度t；光學元件所用材料的折射率n₀=（1-δ）-iβ；（1-δ）、β分別表示折射率的實部和虛部；所述的光學元件參數用于計算透鏡中的相移Φ；

根據分區畫出Φ-θ示圖，θ是在一個周期內到焦斑的光程長度差；Φ₀ =2πtδ/λ是厚度為t的透鏡的最大相移；

（2）計算透鏡中單個周期每個分區的相移函數Φ(θ)：

（Ⅰ）透光區：Φ(θ)=0，0θ≤2mπ, （1）

（Ⅱ）過渡區：，2mπθ≤2(1-n)π，（2）

（Ⅲ）平面區：Φ(θ)=Φ₀，2(1-n)πθ≤2π， （3）

（3）根據薄光柵近似公式求振幅之和：

一階幅度總和A₁由以下等式給出:

，（4）

（4）計算效率：

，（5）

式（4）中， j表示虛數單位；

（5）根據不同的結構參數m、n，重復以上的計算，畫出結構參數關于厚度的效率圖，找到效率較高的梯形結構對應的參數m和n。

2.根據權利要求1的設計方法，其特征在于，所述入射光為X射線或紫外線。

3.根據權利要求1的設計方法，其特征在于，所述透鏡的每個周期的截面梯形形貌為直角梯形形貌，由參數定量描述。

4.根據權利要求1的設計方法，其特征在于，所述梯形透鏡對應的結構參數m、n、厚度t介于波帶片和Kinoform之間。

5.根據權利要求4的設計方法，其特征在于，所述梯形透鏡的結構參數：m在0.1~0.25之間，n在0~0.25之間，存在較高的聚焦效率。