[发明专利]振幅型波带片光子筛

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光光束波面整形技术领域，特别是涉及一种振幅型波带片光子筛。

背景技术

所谓光子筛，是一种新型聚焦成像衍射光学器件，利用它可以对X光聚焦和成像，这是一般棱镜和玻璃材料的成像光学器件无法实现的。光子筛与传统的光学元件菲涅耳Fresnel波带片相比，具有高分辨率和抑制二级衍射主极大等优点，能提高成像的对比度。而且，作为新型衍射元件，它具有体积小、重量轻、易复制等优点。

光子筛可以应用于高分辨率显微镜、天文望远镜、下一代光刻，激光可控核聚变(ICF)研究等。

在2001年，Kipper et al.首次提出了一种新型的衍射光学器件：光子筛，用它可以对软X射线和EUV辐射光源聚焦和成像[Kipp，L.，Skibowski，M.，Johnson，R.L.，Berndt，R.，Adelung，R.，Harm，S.，and Seemann，R.Sharper images by focusing soft X-ray withphoton sieves.Nature[J]，2001.414，184-188.]。

2003年Gil and Menon报道在“光束扫描光刻”(ZPAL)系统中用光子筛替代波带片[Menon，R.，Gil，D.Barbastathis，G.，and Smith，H.I.Photon-sieve lithography[J].Opt.Soc.Am.A，2005.22(2)，342-345.]。

此后，由于光子筛本身具有的优越的性能，人们对它越来越感兴趣，并将它应用于各种新的研究领域，如环绕太阳卫星的EUV望远镜，THZ波全息术等[S.Wang andX.Zhang.Terahertz tomographic imaging with a Fresnel lens[J].Opt.Photon.2002.News13，59]。

光子筛(Photon Sieve，PS)是在菲涅耳波带环上制作大量适当分布的具有不同半径的透光微孔的衍射光学元件(Diffraction Optical Element，DOE)。

光子筛在软X射线、极紫外线的聚焦和成像上有很好的应用，可应用于高分辨率显微术、光谱学、下一代光刻等领域。用光子筛(PS)代替菲涅耳波带片Fresnel zoneplate(FZP)对软X射线聚焦和成像，可以得到更高的分辨率，降低对光刻技术制作工艺的要求。但是光子筛聚焦的光斑主板能量可以作进一步的提升。

用于衡量衍射效果的参数包括“中心能量比”和“第一零点”。的我们定义“中心能量比”为衍射场中央主瓣的能量除以全部衍射场的能量。它可以表征中央主瓣能量的集中度。定义的“第一零点”为主瓣与第一旁瓣之间的能量最小值所在的位置，它的位置可以表征中央主瓣的尺寸大小。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种振幅型波带片光子筛，以实现激光束远场衍射斑的主斑能量的再提升。为实现上述目的，本发明所述技术方案如下：

本发明的振幅型波带片光子筛，所述振幅型波动片上包括菲涅耳波带片环带，在所述菲涅耳波带片环带的外围设置有光子筛圆孔环带，即根据菲涅耳波带片的设计参数，将所述菲涅耳波带片的外围环带替换为光子筛圆孔环带；所述光子筛圆孔的直径为所替代的所述菲涅耳波带片环带宽度的1.5倍；所述光子筛最外环圆孔的直径与所述菲涅耳波带片最外围环带的宽度一致。

本发明的振幅型波带片光子筛，所述菲涅耳波带片为振幅型。

本发明的振幅型波带片光子筛，所述振幅型波带片光子筛由透明介质制成。

本发明的振幅型波带片光子筛，所述菲涅耳波带片最外环环带的宽度大于或等于现有加工工艺能力的最小线宽。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的振幅波带片光子筛，通过将普通光子筛衍射的中间部分的圆孔改变为菲涅耳波带片，使通过振幅波带片光子筛的准直平行激光在远场形成中心主斑比光子筛衍射的中心主斑能量提高，但是主瓣大小并不显著增加的光场分布。本发明就是将菲涅耳波带片的高衍射效率和新兴的光子筛结合起来，实现了光子筛聚焦衍射的主斑能量再提高的光强分布，即实现了激光束远场衍射斑的主斑能量的再提高，这是传统的光子筛所无法实现的。

附图说明

图1是现有的50环光子筛示意图；

图2是本发明振幅型波带片光子筛实施例108环振幅波带片光子筛的结构示意图；

图3是本发明实施例108环振幅波带片光子筛的衍射光强和现有的108环普通光子筛衍射光强与径向距离的对比图；