專利名稱：反射式艾里環(huán)衍射光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，具體是可在激光醫(yī)學(xué)，激光加工，激光輻照等領(lǐng)域應(yīng)用的光柵。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，激光的傳輸未用光柵對焦點光斑的邊界銳度和分布均勻度進行控制，由于衍射的影響，激光在傳輸過程中光斑的分布會發(fā)生變化。即使邊界銳度相對高、且分布較均勻的激光，傳輸一段距離后，其銳度和均勻度都會變差，尤其是聚焦到焦點的光斑，這種情況更明顯。為了克服這個問題，在激光器的發(fā)射端設(shè)置一種光強反射系數(shù)呈艾里環(huán)分布、在光強為零處的相位有η躍變的艾里環(huán)衍射光柵，可以大幅度提高焦點處光斑的銳度和均勻度。用本艾里環(huán)衍射光柵傳輸?shù)募す膺M行激光外科手術(shù)，剖切的精度會提高， 剖口面會小而光潔；應(yīng)用于激光精密加工，則金屬的切割與鉆孔精度高，切面光潔；應(yīng)用本光柵，會使激光輻照更均勻，效果更好。CN101887140公開了寬帶全介質(zhì)多層膜反射衍射光柵及其設(shè)計方法，CN101750650公開了多重衍射光柵，CN1523591公開了波長選擇性衍射光柵，在光柵技術(shù)方面，這些專利技術(shù)均對社會做出了各自的貢獻，經(jīng)檢索和市場調(diào)查，尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)在激光外科手術(shù)、金屬精密加工、和激光輻照領(lǐng)域應(yīng)用的艾里環(huán)衍射光柵的有關(guān)報導(dǎo)和相關(guān)產(chǎn)品面市。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是設(shè)計出一種反射式艾里環(huán)衍射光柵。解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)措施本反射式艾里環(huán)衍射光柵，呈疊層結(jié)構(gòu)，由下至上依次是基板層、金屬反射膜層、 半透半反膜層和增透膜層，其中的金屬反射膜層由配對的兩種不同金屬反射膜拼合成，呈圓形和同軸環(huán)形地一一間隔的方式拼合，半透半反膜層的折射率介于配對的兩種金屬反射膜層的折射率之間。所說的金屬反射膜層由金、銀、銅、鋁和鉻中任兩種反射膜拼合成。所說的半透半反膜層為氟化鎂層、氯化鎂層或硫化鋅層中的任一種。所說的增透膜層為二氧化硅層、磷酸二氫鉀層或二氧化鈦層等中的任一種。本發(fā)明的有益效果是本光柵對基板、金屬反射膜、半透半反膜和增透膜的折射率和對激光的反射系數(shù)進行了合理的選擇和搭配，能夠有效抑制激光傳輸中的衍射效應(yīng)，提高焦平面光強分布的均勻度和邊界銳度，應(yīng)用于外科手術(shù)和金屬加工，均能顯著提高外科手術(shù)的精度和金屬加工的精度，以及輻照的均勻度。


圖1為本發(fā)明的疊層結(jié)構(gòu)示意2為金屬反射膜層兩種不同金屬反射膜搭配分布示意圖
圖3為同相位激光通過半透半反膜層后的相位與半徑的關(guān)系4為增透膜層對激光的透過率隨半徑變化關(guān)系圖
具體實施例方式下面結(jié)合實施例并參照附圖予以詳述參見圖1和圖2，本反射式艾里環(huán)衍射光柵，呈疊層結(jié)構(gòu)，由下至上依次是基板層4、金屬反射膜層3、半透半反膜層2和增透膜層1， 其中的金屬反射膜層3由配對的兩種不同金屬反射膜5，6—一間隔拼合成，呈圓形和同軸環(huán)形方式拼合，半透半反膜層的折射率介于配對的兩種金屬反射膜層的折射率之間。所說的金屬反射膜層3由金、銀、銅、鋁和鉻中任兩種反射膜拼合成。所說的半透半反膜層2為氟化鎂膜層、氯化鎂膜層或硫化鋅膜層中的任一種。所說的增透膜層1為二氧化硅膜層、磷酸二氫鉀膜層或二氧化鈦膜層等中的任一種。需說明的是反射式艾里環(huán)衍射光柵的基板材料選擇堅固、不易變形、對光的吸收系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)低和散熱快的有機或無機材料。參見圖2，本光柵的金屬反射膜層3可采用如下方式實現(xiàn)在中心圓形面內(nèi)鍍上一種金屬反射膜，在第一個環(huán)形面內(nèi)鍍上另一種金屬反射膜，在第二個環(huán)形面內(nèi)再鍍上與中心圓形面相同的金屬反射膜，以此類推，一一間隔，最終是在基板上形成兩種金屬反射膜交替排列的多級的圓形區(qū)域。環(huán)的多少根據(jù)具體應(yīng)用時對光強銳度和均勻度的要求確定。環(huán)數(shù)越多，焦平面處光強的銳度和均勻度越高。反射式艾里環(huán)衍射光柵各級圓或環(huán)的半徑r的值可由下式推導(dǎo)而得
權(quán)利要求
1.一種反射式艾里環(huán)衍射光柵，呈疊層結(jié)構(gòu)，其特征是由下至上依次是基板層(4)、金屬反射膜層(3)、半透半反膜層(2)和增透膜層(1)，其中的金屬反射膜層由配對的兩種不同金屬反射膜(5，6)—一間隔拼合成，呈圓形和同軸環(huán)形方式拼合，半透半反膜層的折射率介于配對的兩種金屬反射膜層的折射率之間。
2.如權(quán)利要求1所述的反射式艾里環(huán)衍射光柵，其特征是所說的金屬反射膜層(3)由金、銀、銅、鋁和鉻中任兩種金屬反射膜(5，6)拼合成。
3.如權(quán)利要求1所述的反射式艾里環(huán)衍射光柵，其特征是所說的半透半反膜層(2)為氟化鎂膜層、氯化鎂膜層或硫化鋅膜層中的任一種。
4.如權(quán)利要求1所述的反射式艾里環(huán)衍射光柵，其特征是所說的增透膜層(1)為二氧化硅膜層、磷酸二氫鉀膜層或二氧化鈦膜層等中的任一種。
全文摘要
一種反射式艾里環(huán)衍射光柵，呈疊層結(jié)構(gòu)，由下至上依次是基板層(4)、金屬反射膜層(3)、半透半反膜層(2)和增透膜層(1)，其中的金屬反射膜層由配對的兩種不同金屬反射膜(5，6)一一間隔拼合成，呈圓形和同軸環(huán)形方式拼合，半透半反膜層的折射率介于配對的兩種金屬反射膜層的折射率之間。本光柵通過改變?nèi)肷涔庹穹拖辔环植紒硖岣呓蛊矫婀鈴姷木鶆蚨群瓦吔玟J度，應(yīng)用于激光手術(shù)、激光精密加工和激光輻照，對提高手術(shù)精度，加工精度和輻照均勻度效果十分顯著，解決了多年來在上述領(lǐng)域未采用配套光柵帶來的精度和均勻度差的問題。
文檔編號G02B5/18GK102540303SQ20121005615
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者儲修祥, 陳瑞品 申請人:浙江農(nóng)林大學(xué)