專利名稱：一種復(fù)合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(xué)元件領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合型光子篩。
背景技術(shù)：
在軟X射線，極紫外光譜區(qū)域，傳統(tǒng)折射或反射光學(xué)元件不再有效。而光子篩作為 一種新型衍射元件，可以在此光譜區(qū)域聚焦和成像，引起了人們的廣泛關(guān)注。2001年，德國(guó) 的Kipp教授在nature上首次提出了光子篩的概念。光子篩以波帶片為基礎(chǔ)，利用大量小孔 代替波帶片上的亮環(huán)區(qū)域，光子篩直徑與對(duì)應(yīng)波帶片環(huán)帶帶寬之間的比值大于1。和傳統(tǒng)波 帶片相比，光子篩上大量小孔的分布，可以有效壓制旁瓣效應(yīng)和高階衍射，并且，由于光子 篩直徑與對(duì)應(yīng)波帶片環(huán)帶帶寬比值大于1，在同樣最小微細(xì)加工線寬的條件下，光子篩和波 帶片相比，具有更大口徑，從而獲得更高的分辨率。然而，傳統(tǒng)光子篩仍受最小加工線寬限 制，難以獲得很大的口徑，并且由于只有小孔透光，其衍射效率較低，只有10%左右。因此， 如何找到一個(gè)新型的光子篩結(jié)構(gòu)，在提高光子篩衍射效率的同時(shí)，提高其分辨率，是人們急 需解決的問(wèn)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)的技術(shù)問(wèn)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(shí)提高其聚焦光斑主斑能量，為此本發(fā)明提出一 種復(fù)合型光子篩。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明復(fù)合型光子篩解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案含 有透明介質(zhì)、金屬層及微細(xì)結(jié)構(gòu)，在透明介質(zhì)上鍍上金屬層，并在金屬層上刻蝕出所需的微 細(xì)結(jié)構(gòu)，沿透明介質(zhì)的半徑由內(nèi)至外的方向以微細(xì)加工最小線寬為依據(jù)，將透明介質(zhì)劃分 為不同區(qū)域，所述區(qū)域包括波帶區(qū)、第一個(gè)區(qū)域及第二個(gè)區(qū)域，第一個(gè)區(qū)域和第二個(gè)區(qū)域都 具有多組微細(xì)結(jié)構(gòu)，在第一個(gè)區(qū)域的兩組微細(xì)結(jié)構(gòu)之間設(shè)有波帶區(qū)，每組微細(xì)結(jié)構(gòu)是由不 同半徑的環(huán)帶狀分布、不同半徑的多個(gè)小孔組成，每個(gè)區(qū)域中設(shè)有小孔孔徑與對(duì)應(yīng)環(huán)帶帶 寬之間具有一比值k，波帶區(qū)最外環(huán)帶寬等于微細(xì)加工最小加工尺寸線寬，波帶區(qū)最內(nèi)環(huán)半 徑為其最外環(huán)半徑的0. 3 0. 5倍。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將光子篩沿徑向方向劃分不同區(qū)域，由內(nèi)而外，逐個(gè) 區(qū)域增大光子篩的小孔直徑與所處環(huán)帶帶寬之間的比值k，從而在同樣最小微細(xì)加工寬度 的條件下，獲得更大的光子篩口徑，從而提高其分辨率。并且在光子篩的第一區(qū)域，將部分 小孔環(huán)帶替換為波帶，從而在不明顯增加光斑直徑的情況下，提高光子篩聚焦光斑主斑能 量。利用本發(fā)明，可以在相同最小加工線寬的情況下，獲得更大面積的光子篩，以提高光學(xué) 系統(tǒng)分辨率，并且通過(guò)將部分小孔替換為波帶，同時(shí)提高激光束遠(yuǎn)場(chǎng)衍射斑的主斑能量。


圖1為復(fù)合型光子篩結(jié)構(gòu)示意圖2復(fù)合型光子篩區(qū)域劃分示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例，與具有相同最小加工尺寸的普通光子篩，與普通分區(qū)光子 篩，在焦平面上，徑向方向光強(qiáng)對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例如圖1和圖2含有透明介質(zhì)1、金屬層2及微細(xì)結(jié)構(gòu)3，在透明介質(zhì)1 上鍍制金屬層2，并在金屬層2上刻蝕出所需的微細(xì)結(jié)構(gòu)3，沿透明介質(zhì)1的半徑由內(nèi)而 外的方向以微細(xì)加工最小線寬為依據(jù)，將透明介質(zhì)1劃分為不同區(qū)域，所述區(qū)域包括波帶 區(qū)4、第一個(gè)區(qū)域5、第二個(gè)區(qū)域6都具有多組微細(xì)結(jié)構(gòu)3。在第一個(gè)區(qū)域5的兩組微細(xì)結(jié) 構(gòu)3之間設(shè)有波帶區(qū)4，每組微細(xì)結(jié)構(gòu)3是由不同半徑的環(huán)帶狀分布、不同半徑的多個(gè)小 孔組成，每個(gè)區(qū)域中設(shè)有小孔孔徑，小孔孔徑與對(duì)應(yīng)環(huán)帶帶寬之間具有一比值k，在波帶 區(qū)4最外環(huán)帶寬等于微細(xì)加工最小加工尺寸線寬，波帶區(qū)4最內(nèi)環(huán)半徑為其最外環(huán)半徑的 0.3 0.5倍。波帶區(qū)4為環(huán)狀波帶8。每個(gè)小孔中心與透明介質(zhì)1中心的距離滿足公式
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合型光子篩，其特征在于，所述光子篩含有透明介質(zhì)、金屬層及微細(xì)結(jié)構(gòu)，在 透明介質(zhì)上鍍上金屬層，并在金屬層上刻蝕出所需的微細(xì)結(jié)構(gòu)，沿透明介質(zhì)的半徑由內(nèi)至 外的方向以微細(xì)加工最小線寬為依據(jù)，將透明介質(zhì)劃分為不同區(qū)域，所述區(qū)域包括波帶區(qū)、 第一個(gè)區(qū)域及第二個(gè)區(qū)域，第一個(gè)區(qū)域和第二個(gè)區(qū)域都具有多組微細(xì)結(jié)構(gòu)，在第一個(gè)區(qū)域 的兩組微細(xì)結(jié)構(gòu)之間設(shè)有波帶區(qū)，每組微細(xì)結(jié)構(gòu)是由不同半徑的環(huán)帶狀分布、不同半徑的 多個(gè)小孔組成，每個(gè)區(qū)域中設(shè)有小孔孔徑與對(duì)應(yīng)環(huán)帶帶寬之間具有一比值k，波帶區(qū)最外環(huán) 帶寬等于微細(xì)加工最小加工尺寸線寬，波帶區(qū)最內(nèi)環(huán)半徑為其最外環(huán)半徑的0. 3 0. 5倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，波帶區(qū)為環(huán)狀波帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的最外環(huán)小孔直 徑，大于或等于微細(xì)加工最小線寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，每個(gè)區(qū)域內(nèi)，小孔所處環(huán)帶應(yīng)間 隔k/2取整個(gè)奇數(shù)環(huán)帶或偶數(shù)環(huán)帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，在透明介質(zhì)的不同區(qū)域具有一階貝塞爾函數(shù)J1 (·)，設(shè)J1 (·)為幻>ο及、(^^) <ο，小孔中心所處環(huán)帶奇偶性相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，每個(gè)小孔中心與透明介質(zhì)中心 的距離滿足公式r =々n/A+ W，f為光子篩焦距，λ為所使用光波波長(zhǎng)，η為1/2的偶數(shù) 倍，則小孔中心位于偶數(shù)環(huán)帶；η為1/2的奇數(shù)倍，則小孔中心位于奇數(shù)環(huán)帶。fX
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，小孔對(duì)應(yīng)環(huán)帶帶寬為t。2rn
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，每個(gè)小孔直徑為d= PxA，k為小孔孔徑與對(duì)應(yīng)環(huán)帶帶寬之間的比值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合型光子篩，其特征在于，每個(gè)環(huán)帶上的小孔數(shù)目為/^Jx^7"'f(rn)是隨rn變化的密度函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合型光子篩，含有透明介質(zhì)、金屬層及微細(xì)結(jié)構(gòu)，在透明介質(zhì)上鍍上金屬層，并在金屬層上刻蝕出所需的微細(xì)結(jié)構(gòu)，沿透明介質(zhì)的半徑由內(nèi)至外的方向以微細(xì)加工最小線寬為依據(jù)，將透明介質(zhì)劃分為不同區(qū)域，所述區(qū)域包括波帶區(qū)、第一個(gè)區(qū)域及第二個(gè)區(qū)域，第一個(gè)區(qū)域和第二個(gè)區(qū)域都具有多組微細(xì)結(jié)構(gòu)，在第一個(gè)區(qū)域的兩組微細(xì)結(jié)構(gòu)之間設(shè)有波帶區(qū)，每組微細(xì)結(jié)構(gòu)是由不同半徑的環(huán)帶狀分布、不同半徑的多個(gè)小孔組成，每個(gè)區(qū)域中設(shè)有小孔孔徑與對(duì)應(yīng)環(huán)帶帶寬之間具有一比值k，波帶區(qū)最外環(huán)帶寬等于微細(xì)加工最小加工尺寸線寬，波帶區(qū)最內(nèi)環(huán)半徑為其最外環(huán)半徑的0.3～0.5倍。
文檔編號(hào)G02B5/18GK102053295SQ20111002556
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)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(yán)偉, 唐燕, 胡松, 趙立新 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所