[发明专利]分数分形光子筛的构造方法及其制成的光子筛

说明书

本发明公开了一种分数分形光子筛的构造方法，包括确定分数分形光子筛的第一最优比值和第二最优比值；根据分数分形光子筛的第二最优比值确定其对应的分数分形光子筛的最优切趾窗口值；构造最终的分数分形光子筛。本发明还公开了一种采用所述分数分形光子筛的构造方法构造的光子筛。本发明提供的这种分数分形光子筛的构造方法及其制成的光子筛，制作简单，而且能产生带有许多次焦点可任意设计的一级主焦点，也能降低高级衍射的光强，并且能够同时在多个平面成像，在三维空间中同时捕获微粒，以及用于多平面光刻。

技术领域

本发明属于光电领域，具体涉及一种分数分形光子筛的构造方法及其制成的光子筛。

背景技术

可设计的焦点能用于许多领域。波带片产生的可设计的焦点能用于稳定捕获微粒，在焦平面产生清晰的图像和光涡旋，并且能用于快速光刻。

波带片能沿着光轴产生特殊的焦点。一些非周期波带片能产生单个或多个主焦点，并且许多次焦点可能围绕主焦点旁边。分形波带片以及带有缺项结构的分形波带片能产生带有许多次焦点的单个主焦点。复合分数分形波带片和devil’s lenses能产生高强度的主焦点。Fibonacci，Greek ladders和m-bonacci波带片能产生两个位置满足黄金平均及其他不同比例的等强双焦点。generalized mean波带片和 kinoform generalized mean棱镜能产生两个位置满足generalized mean的等强双焦点。同时，kinoform Fibonacci棱镜，复合Thue-Morse波带片和修正的Thue-Morse波带片能产生两个高强度的双焦点。Thue-Morse波带片和类Fibonacci波带片产生的带有许多次焦点的等强主焦点能用来在两个焦平面产生低色差图像。Walsh波带片也能产生带有两个等强次焦点的两个等强主焦点。除此之外，修正的复合波带片也能轴向产生三个等强焦点。Tao等人提出了一种分数分形波带片，这种分数分形波带片能产生可任意设计的一级主焦点，并且，分数分形波带片光束拥有自我重建特性。然而，这些波带片的窄带区域不能简易制作。光子筛也能产生特殊的焦点，并且能简易制作。例如，分形光子筛和具有缺项结构的分形光子筛都能产生带有许多次焦点的主焦点；广义Fibonacci光子筛能产生两个轴向位置满足黄金平均或其他比例的等强双焦点；具有不同筛孔数的多区域修正光子筛也能产生多个等强主焦点。然而，这些光子筛不能产生带有许多次焦点且可设计的主焦点，并且，这些光子筛的最小筛孔尺寸也不是很大，不利于制作。一些光子筛能有扩大尺寸的筛孔。例如，多区域光子筛的靠外的区域的光子筛有扩大的筛孔尺寸。近年来，Zhang等人提出了一种多区域结构光子筛，发现具有最优的区域数，切趾窗口值及筛孔尺寸能用来提升能量效率及扩大筛孔尺寸。然而，轴向光强分布不是分形的。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种简单可靠、能够构造和产生带有许多次焦点可任意设计的一级主焦点，且能够降低高级衍射的光强的分数分形光子筛的构造方法。

本发明的目的之二在于提供一种采用所述分数分形光子筛的构造方法所制成的光子筛。

本发明提供的这种分数分形光子筛的构造方法，包括如下步骤：

S1. 根据分数分形光子筛的筛孔直径与环带宽度，确定分数分形光子筛的第一最优比值；

S2. 根据步骤S1得到的第一最优比值，确定分数分形光子筛的第二最优比值；

S3. 根据步骤S2得到的分数分形光子筛的第二最优比值，确定其对应的分数分形光子筛的最优切趾窗口值；

S4. 根据第一最优比值、第二最优比值和第二最优比值所对应的分数分形光子筛的最优切趾窗口值，构造最终的分数分形光子筛。

步骤S1所述的根据分数分形光子筛的筛孔直径与环带宽度，确定分数分形光子筛的第一最优比值，具体为采用如下步骤确定分数分形光子筛的第一最优比值：