專利名稱：一種交織型光子篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衍射光學元件領(lǐng)域，具體涉及一種交織型光子篩。
背景技術(shù)：
2001年，德國kipp教授在nature雜志上，首次提出光子篩的概念，光子篩作為一 種新型衍射元件，可以在傳統(tǒng)折射，反射光學元件無能為力的軟X射線，極紫外光譜區(qū)域聚 焦和成像，從而引起了人們的廣泛關(guān)注。光子篩以波帶片為基礎(chǔ)，以大量小孔代替波帶片上 的亮環(huán)。相比傳統(tǒng)波帶片，光子篩能更有效的抑制旁瓣效應(yīng)和高階衍射，并且能在同樣最小 加工尺寸的條件下，獲得更大的口徑，從而提高系統(tǒng)分辨率率。為進一步提高光子篩分辨 率，人們提出了許多不同方法，相位型光子篩就是其中之一，然而，傳統(tǒng)相位型光子篩在實 現(xiàn)η的相位差分布時，制作非常復雜，增加了加工難度，如何簡便的實現(xiàn)光子篩η相位差 分布，提高光學系統(tǒng)分辨率，仍是人們有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決的現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，是在相同最小加工尺寸的情況 下，增大光子篩孔徑以提高其分辨率，并同時提高其聚焦光斑主斑能量，為此本發(fā)明提出一 種交織型光子篩。為了實現(xiàn)所述的目的，本發(fā)明提出交織型光子篩解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案 包括透明介質(zhì)、金屬層和微細結(jié)構(gòu)，在透明介質(zhì)上制備有金屬層，并在金屬層上刻蝕出所需 的微細結(jié)構(gòu)加工而成，所述微細結(jié)構(gòu)由環(huán)帶狀分布的處于多個奇數(shù)環(huán)帶和多個偶數(shù)環(huán)帶上 的不同半徑的多個小孔組成，處于偶數(shù)和奇數(shù)環(huán)帶上的小孔的直徑與所處環(huán)帶帶寬之間具 有不同比值，在偶數(shù)和奇數(shù)環(huán)帶上小孔的衍射光波在焦點處的振幅符號相反，偶數(shù)環(huán)帶和 奇數(shù)環(huán)帶上的小孔在焦點上具有相長干涉。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將光子篩上處于奇數(shù)環(huán)帶和偶數(shù)環(huán)帶上的小孔直徑與對應(yīng)帶寬之間的比 值設(shè)置為不同值，從而簡單的實現(xiàn)奇偶環(huán)帶上，小孔衍射光波的復振幅符號相反，使得奇數(shù) 和偶數(shù)環(huán)帶上的小孔在焦平面上發(fā)生相長干涉，產(chǎn)生較小光斑，提高系統(tǒng)分辨率。本發(fā)明由于小孔直徑與對應(yīng)環(huán)帶帶寬之間的最大比值，大于傳統(tǒng)光子篩，因此，在 相同最小加工尺寸的條件下，可以獲得更大口徑的光子篩，從而進一步提高系統(tǒng)分辨率。


圖1為交織型光子篩結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為交織型光子篩小孔分布示意圖；圖3為相同最小加工尺寸的條件下，本發(fā)明實施例，分區(qū)型光子篩，以及普通光子 篩，在焦平面上，徑向方向，歸一化光強對比圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步描述。本實施例如圖1所示，交織型光子篩是通過在透明介質(zhì)4上鍍上金屬層3，并在金 屬層3上刻蝕出所需的微細結(jié)構(gòu)加工而成。在透明介質(zhì)4上制備有金屬層3，并在金屬層3 上刻蝕出所需的微細結(jié)構(gòu)加工而成，所述微細結(jié)構(gòu)由環(huán)帶狀分布的處于多個奇數(shù)環(huán)帶和多 個偶數(shù)環(huán)帶上的不同半徑的多個小孔1和2組成，處于偶數(shù)和奇數(shù)環(huán)帶上的小孔的直徑與 所處環(huán)帶帶寬之間的比值不同；通過設(shè)置小孔直徑與環(huán)帶帶寬之間的比值使偶數(shù)和奇數(shù)環(huán) 帶上小孔的衍射光波在焦點處的振幅符號相反，從而使得偶數(shù)環(huán)帶和奇數(shù)環(huán)帶上的小孔在 焦點上發(fā)生相長干涉。每個小孔中心與透明介質(zhì)4中心的距離rn滿足公式。=^nf λ+ η2λ2，f為光子蹄 焦距，λ為所使用光波波長，η為1/2的偶數(shù)倍，則小孔位于偶數(shù)環(huán)帶，η為1/2的奇數(shù)倍，則小孔位于奇數(shù)環(huán)帶，小孔對應(yīng)環(huán)帶帶寬為P，每個小孔直徑為d = PxA，k為小孔孔徑 與對應(yīng)環(huán)帶帶寬之間的比值，每個環(huán)帶上的小孔數(shù)目為介0|，函數(shù)f(rn)是隨4變又J化的密度函數(shù)。所述小孔包括第一小孔1和第二小孔2，第一小孔1和第二小孔2是振幅型小孔。小孔孔徑與對應(yīng)環(huán)帶帶寬之間的比值k包括處于多個偶數(shù)環(huán)帶上的多個第一小 孔1的直徑與環(huán)帶帶寬之間的比值為kl及處于多個奇數(shù)環(huán)帶上的多個第二小孔2的直徑 與環(huán)帶帶寬之間的比值為k2，在多個偶數(shù)環(huán)帶上與多個奇數(shù)環(huán)帶上分別具有一階貝塞爾函 數(shù)1(·)表示為
權(quán)利要求
1.一種交織型光子篩，其特征在于包括透明介質(zhì)、金屬層和微細結(jié)構(gòu)，在透明介質(zhì)上制 備有金屬層，并在金屬層上刻蝕出所需的微細結(jié)構(gòu)加工而成，所述微細結(jié)構(gòu)由環(huán)帶狀分布 的處于多個奇數(shù)環(huán)帶和多個偶數(shù)環(huán)帶上的不同半徑的多個小孔組成，處于偶數(shù)和奇數(shù)環(huán)帶 上的小孔的直徑與所處環(huán)帶帶寬之間具有不同比值，在偶數(shù)和奇數(shù)環(huán)帶上小孔的衍射光波 在焦點處的振幅符號相反，偶數(shù)環(huán)帶和奇數(shù)環(huán)帶上的小孔在焦點上具有相長干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交織型光子篩，其特征在于，所述小孔包括第一小孔和第二 小孔，第一小孔和第二小孔是振幅型小孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合型光子篩，其特征在于，每個小孔中心與透明介質(zhì)中心的距離rn滿足公式
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合型光子篩，其特征在于，小孔的直徑與所處環(huán)帶帶寬為
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合型光子篩，其特征在于，每個環(huán)帶上的小孔數(shù)目為
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復合型光子篩，其特征在于，每個小孔直徑為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交織型光子篩，其特征在于，小孔孔徑與對應(yīng)環(huán)帶帶寬之間 的比值k包括處于多個偶數(shù)環(huán)帶上的多個第一小孔的直徑與環(huán)帶帶寬之間的比值為kl及 處于多個奇數(shù)環(huán)帶上的多個第二小孔的直徑與環(huán)帶帶寬之間的比值為k2，在多個偶數(shù)環(huán)帶 上和多個奇數(shù)環(huán)帶上分別具有一階貝塞爾函數(shù)J1 ( ·)表示為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交織型光子篩，含有透明介質(zhì)、金屬層和微細結(jié)構(gòu)，在透明介質(zhì)上制備有金屬層，并在金屬層上刻蝕出所需的微細結(jié)構(gòu)加工而成，所述微細結(jié)構(gòu)由環(huán)帶狀分布的處于多個奇數(shù)環(huán)帶和多個偶數(shù)環(huán)帶上的不同半徑的多個小孔組成，處于偶數(shù)和奇數(shù)環(huán)帶上的小孔的直徑與所處環(huán)帶帶寬之間具有不同比值，在偶數(shù)和奇數(shù)環(huán)帶上小孔的衍射光波在焦點處的振幅符號相反，偶數(shù)環(huán)帶和奇數(shù)環(huán)帶上的小孔在焦點上具有相長干涉，獲得較小的光斑，并在相同最小加工尺寸的條件下，增大光子篩孔徑。利用本發(fā)明能夠有效壓縮光子篩聚焦衍射的主斑尺寸，提高光學系統(tǒng)分辨率。
文檔編號G02B5/18GK102053294SQ20111002556
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者嚴偉, 唐燕, 胡松, 趙立新 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所