[发明专利]可产生暗环的圆环达曼光栅

说明书

一种可产生暗环的圆环达曼光栅，该圆环达曼光栅所形成的相位延迟分布按照同心环区从圆心由内到外不同环区依次为0、π交替相位延迟；所述的圆环达曼光栅沿径向坐标具有周期性，且每个周期内的归一化相位突变点即归一化相位转折点满足关系：后半周期归一化相位转折点由前半周期归一化相位转折点加上0.5得到。该圆环达曼光栅其傅立叶变换面上强度分布为环形光斑分布，且所在的环形光斑环区中心处亮度为暗环。这种暗环光场分布可应用于粒子和细胞光学操控等应用场合。

技术领域

本发明涉及圆环达曼光栅，特别是一种可产生暗环的圆环达曼光栅。

背景技术

圆环达曼光栅最早是Zhou等人[Opt.Lett.28,2174(2003)]于2003年首次提出，随后经过Zhao、Wen等人[Opt.Lett.31,2387(2006)，J.Opt.A 10,075306(2008)]的进一步发展。圆环达曼光栅已经广泛应用于光学测量与检测、光学图像编码、结构光泵浦激光器等方面。传统圆环达曼光栅一般产生多个等强度亮环，即每个级次对应的圆环都是一个亮环伴有较弱的旁瓣。

本发明提出一种可以产生暗环的圆环达曼光栅，即每个级次产生的圆环是一个环的中心区域为暗场的暗环。这种可产生强度分布为暗环的圆环达曼光栅可应用于光学操控，尤其是用于捕获粒子所处的环境折射率大于粒子自身折射率情况。

发明内容

本发明提出一种可以产生强度分布为暗环的圆环达曼光栅，可以在其傅立叶变换面上产生强度分布为暗环的环形光斑，因而在光学操控方面具有重要的应用价值，尤其是用于粒子所处的环境折射率大于粒子自身折射率情况下的粒子捕获。

本发明的技术解决方案如下：

一种可产生暗环的圆环达曼光栅，其特点在于该圆环达曼光栅为透射式面浮雕型圆环达曼光栅，以熔石英为基底材料，通过光刻和干法刻蚀工艺在熔石英基底上直接刻蚀出二值面浮雕型同心环区微结构，其相邻环区的台阶深度差满足公式：

其中，λ为对应的工作波长；n为基底材料对应工作波长的折射率。

一种可产生暗环的圆环达曼光栅，其特点在于该圆环达曼光栅为反射式面浮雕型圆环达曼光栅，以熔石英为基底材料，通过光刻和干法刻蚀工艺在熔石英基底上直接刻蚀出二值面浮雕型同心环区微结构，其相邻环区的台阶深度差满足公式：

其中，λ为对应的工作波长；在所得到的二值面浮雕同心环区微结构表面再镀有一层金膜反射层。

该圆环达曼光栅形成的相位延迟分布按照同心环区从圆心由内到外不同环区依次为0、π交替相位延迟；所述的圆环达曼光栅沿径向坐标具有周期性，且每个周期内的归一化相位突变点即归一化相位转折点满足关系：后半周期归一化相位转折点由前半周期归一化相位转折点加上0.5得到，即一个周期内所有的归一化相位转折点可以表示为{r_m,0.5,r_m+0.5}，其中r_m为前半周期的归一化相位转折点，m为正整数。

所述的圆环达曼光栅的前半周期归一化相位转折点依次为{0.0118,0.1371}；对应的一个周期内的所有相位转折点依次为{0.0118,0.1371,0.5,0.5118,0.6371}。

本发明的技术效果如下：

本发明圆环达曼光栅，可以在其傅立叶变换面上产生强度分布为暗环的环形光斑分布。

附图说明

图1是本发明可产生暗环的圆环达曼光栅实施例1，一个周期内转折环分布示意图。

图2是本发明可产生暗环的圆环达曼光栅实施例2，10周期产生暗环的圆环达曼光栅的相位分布。其中，黑色表示零相位，白色表示π相位。