[发明专利]一种带调焦系统的衍射光学元件

权利要求书

1.一种带调焦系统的衍射光学元件，其特征在于，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用于光刻的聚焦衍射光学元件和用于调焦的莫尔光栅组合。

2.如权利要求1所述的带调焦系统的衍射光学元件，其特征在于，所述透光衬底的材料为透光材料，所述透光材料为熔融石英、普通玻璃或有机玻璃。

3.如权利要求1所述的带调焦系统的衍射光学元件，其特征在于，所述不透光的金属薄膜的材料为铬、金、铝或铜，所述不透光的金属薄膜的厚度大于80nm。

4.如权利要求1所述的带调焦系统的衍射光学元件，其特征在于，所述聚焦衍射光学元件包括波带片和光子筛，

波带片由一系列透明环带构成，每一透明环带的中心半径为r_n，宽度为w_n，其中：

r_n²＝2nfλ+n²λ²，n＝1，2，3......，

w_n＝λ/2r_n，其中λ为波长，f为焦距；

光子筛由一系列随机分布的透光圆孔构成，该透光圆孔分布在中心半径为r_n，宽度为w_n的环带上，透光圆孔之间不重叠，圆心分布在环带中心半径r_n上，其中：

r_n²＝2nfλ+n²λ²，n＝1，2，3......，

对应r_n上的透光圆孔的直径为：

d_n＝w_n＝λ/2r_n，其中λ为波长，f为焦距。

5.如权利要求1所述的带调焦系统的衍射光学元件，其特征在于，所述莫尔光栅组合包括两组光栅，其周期分别是P₁、P₂，一束以θ角入射的激光照在周期为P₁的光栅上，其-1级衍射峰经过硅片面反射后再入射到周期为P₂的光栅上，与周期为P₂的光栅产生干涉，形成差动莫尔条纹；该差动莫尔条纹再通过探测器加以收集，当硅片面和版图面之间的间隙发生改变时，莫尔条纹也会发生位移，从而通过探测器得以呈现。

6.如权利要求5所述的带调焦系统的衍射光学元件，其特征在于，所述当硅片面和版图面之间的间隙发生改变时，莫尔条纹也会发生位移，从而通过探测器得以呈现，具体包括：

当所述间隙变化时，引起的光程差变化为：

ΔL=ΔGcosθ+ΔGcosθcos2θ=2ΔGcosθ,]]>

位相差变化为：

其中，P1=λ2sinθ;]]>

该位相差导致的条纹移动为：

ΔX=ΔGtgθ·P2|P2-P1|,]]>

莫尔条纹移动为：

ΔXmor=ΔGtgθ·P1+P2|P2-P1|,]]>

当光栅周期P₁，P₂取值接近时，莫尔条纹得到了较大倍率的放大；对于一个较小的间隙变化可产生较大的莫尔位移，利用此原理即可实现调焦对焦。