[發明專利]一種極紫外波段光同時實現單點聚焦及波前分割的方法

在審

• 申請號: 202310259358.5
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116149053A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 崔懷愈;趙永蓬;趙東迪;王致遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種極紫外波段光同時實現單點聚焦及波前分割的方法，它涉及光學領域，本發明要解決極紫外波段光無法同時實現單點聚焦以及波前分割的問題，本發明的方法：設光軸與光學元件中心軸夾角為θ，單根入射光線與光學元件內表面入射點處切線方向的夾角為θsubgt;1/subgt;，單根入射光線與光軸的夾角為θsubgt;2/subgt;，單根光入射點法線與光學元件中心軸夾角為θsubgt;3/subgt;；上述角度需滿足以下公式：(90°?θsubgt;1/subgt;)+(θsubgt;2/subgt;+θ)+(180°?θsubgt;3/subgt;)＝180°，依據上述公式調控掠入射反射的極紫外波段光與光學元件的關系，即完成所述的實現掠入射反射的極紫外波段光單點聚焦以及波前分割的方法。本發明的方法能夠在獲得一個很高反射率的同時，極大的減小光學畸變，同時除聚焦外具備波前分割功能，實現一定程度上的光場調控。

技術領域

本發明屬于光學領域，具體涉及一種極紫外波段光同時實現單點聚焦及波前分割的方法。

背景技術

極紫外波段激光一般是指波長為10-100nm的光波。由于光子能量高，理論上該波段的光能夠電離任意的原子分子。該波段激光的一大特點是材料對其吸收率極高，衰減深度極短，這導致這種光無法穿透絕大部分材料。

極紫外波段激光的光場調控是該領域一大技術難點。因各種材料對該波段光源的吸收率都極高，并且折射率接近于1，因此在光學波段非常容易做到的單點聚焦、簡單的光場調控等在極紫外波段都非常困難。目前在極紫外波段國際上普遍采用的是多層膜反射技術。根據布拉格公式，適當參數的多層膜結構能夠以很小的入射角對入射光具有一個較高的反射率。但這所謂的“高”反射率普遍也只是接近50％。而且多層膜的制作工藝繁復，造價昂貴，容易被入射光損傷，壽命較低，并且多層膜的反射面對入射光的波長和入射角都具有選擇性，也就是說對于每一種波長的每一個入射角入射條件都需要制作一個對應的多層膜材料，這在使用過程中存在很大的限制。

利用衍射方式進行聚焦等光場調控是極紫外波段的另一個較為常用的方法。如波帶片等光學元件。但衍射型光學元件的衍射效率較低，損失了大部分入射光的能量。而且極紫外波段的波帶片等光學元件以目前的工藝能夠制作的通光孔徑只能在百微米級，進一步降低了入射光的利用率。因此，雖然衍射型光學元件對于極紫外波段有較好的聚焦效果和光場調控的靈活性，但對入射光的利用率極低，也無法較好的為極紫外波段激光做光場調控。

與上述方法相比，掠入射反射的方式是能夠保證入射光反射率的有效方式。在掠入射角接近或小于全反射角(全反射角其中δ是復折射率實部，在極紫外波段是一個很小的數)范圍內，能夠實現一個非常高的反射率。但是傳統的掠入射反射型光學元件由于是離軸的掠入射反射，導致聚焦后的光斑光學畸變極大，為后續的實驗和理論分析帶來很大困難。即便能夠實現聚焦，且光斑光學畸變較小的效果，但受限于光學元件結構，無法同時實現極紫外波段光的波前分割，在聚焦光斑內部形成干涉條紋，從而達到除單點聚焦以外的光場調控的目的。

發明內容

本發明的目的是為了解決極紫外波段光無法同時實現單點聚焦以及波前分割的問題，而提供一種極紫外波段光同時實現單點聚焦及波前分割的方法。

本發明的一種極紫外波段光同時實現單點聚焦及波前分割的方法，所述的單點聚焦及波前分割的方法是利用光學元件通過調整極紫外波段光與光學元件的角度關系實現的，所述的方法如下：

設光軸與光學元件中心軸夾角為θ，單根入射光線與光學元件內表面入射點處切線方向的夾角為θ₁，單根入射光線與光軸的夾角為θ₂，單根光入射點法線與光學元件中心軸夾角為θ₃；上述角度需滿足以下公式：

(90°-θ₁)+(θ₂+θ)+(180°-θ₃)＝180°?????????(1)