[发明专利]一种复合型波带片光子筛

说明书

技术领域

本发明涉及衍射光学元件技术领域，具体涉及一种复合型波带片光子筛。

背景技术

光子筛是基于菲涅耳波带片的一种新型的衍射光学元件，它将菲涅耳波带片上亮环对应的区域用大量随机分布的透光小孔来代替，小孔的直径为相应波带片环带宽度的1.5倍。这些位置随机分布的透光小孔使得衍射光之间相互干涉，从而能够有效地抑制旁瓣效应和高级衍射，提高分辨率，得到更为锐利的焦斑。

传统波带片在成像领域的分辨率取决于它的最外环宽度，该尺寸受到加工工艺的限制因而分辨率难以得到进一步的提高。光子筛由于其最外环小孔直径为对应波带片环宽的1.5倍，因此可以放宽对加工工艺的要求，进而制作更大口径的光子筛，提高了数值孔径，从而提高成像的分辨率。

光子筛的重量比相同参数的波带片更轻，因而在航天望远镜领域有着更加广阔的前景。光子筛的这些特性使得它在高分辨率成像、亚波长光刻、显微镜技术方面有着非常好的应用前景。

虽然大口径光子筛在紫外望远镜成像领域有着广阔的应用前景，但是其仍存在衍射效率低，成像对比度不好的缺点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了提高光子筛的衍射效率，改善成像对比度，本发明的主要目的在于提供一种复合型波带片光子筛，通过在传统光子筛的中间2/3部分嵌入波带环，得到的复合型波带片光子筛在保持传统光子筛良好的聚焦特性的基础上提高了75％的衍射效率，改善了成像对比度。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种复合型波带片光子筛，包括透光衬底和镀在其上的不透光的金属薄膜，所述不透光的金属薄膜上分布有一系列透光环带和若干透光小孔。

上述方案中，所述透光衬底采用透光材料制作而成，该透光材料为熔融石英、普通玻璃或有机玻璃。

上述方案中，所述不透光的金属薄膜采用铬、金、铝或铜制作而成，所述不透光的金属薄膜的厚度大于80nm。

上述方案中，所述一系列透光环带为平面式环带，每一透光环带的中心半径为r_n，宽度为w_n，其中r_n²＝2nfλ+n²λ²，w_n＝λ/2r_n，其中λ为波长，f为焦距。

上述方案中，所述若干透光小孔为随机分布的若干平面式透光小孔，其分布在中心半径为r_n，宽度为w_n的环带上，所述平面式透光小孔之间不重叠；所述平面式透光小孔的圆心分布在环带中心半径r_n上，其中r_n²＝2nfλ+n²λ²，对应r_n上的平面式透光小孔的直径为：d_m＝w_m＝λ/2r_m，其中λ为波长，f为焦距。

上述方案中，该复合型波带片光子筛由若干环位置随机分布的透光小孔组成，并且在其内部2/3部分嵌入一系列透光环带。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明技术方案产生的有益效果为：

1、本发明提供的复合型波带片光子筛，其透光小孔的直径为相应波带片环带宽度的1.5倍，相对于波带片，这些位置随机分布的透光小孔使得衍射光之间相互干涉从而能够有效地抑制旁瓣效应和高级衍射，提高分辨率，得到更为锐利的焦斑。

2、本发明提供的复合型波带片光子筛，将普通光子筛的中间2/3部分嵌入波带环，从而增加了透过率，提高了衍射效率，使成像对比度得到了提升。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的复合型波带片光子筛的结构示意图；

图2为本发明实施例中复合型波带片光子筛与传统光子筛的聚焦光强分布图；

图3(a)和图3(b)为本发明实施例中成像实验结果图，其中，图3(a)为传统光子筛对分辨率版所成的像，图3(b)为复合型波带片光子筛对分辨率版所成的像。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。