[发明专利]一种基于DOE的聚焦圆环光斑产生方法和系统

权利要求书

1.一种基于DOE的聚焦圆环光斑产生方法，其特征在于，所述方法包括：

在加工衍射光学元件(DOE)时，进行连续涡旋相位曲面台阶化拟合；

利用超几何函数求解涡旋相位调试后的聚焦光斑的能量分布；

利用聚焦面的超几何函数分布计算聚焦光斑内外径；

所述在加工衍射光学元件(DOE)时，使用的光刻工艺单次加工精度控制在±5nm之内；

其中对应的加工深度按照如下公式计算：

其中，λ为入射光波长，n为材料折射率，φ为每个相邻台阶的相位差；

所述进行连续涡旋相位曲面台阶化拟合，拟合效率和拟合台阶数按照如下公式计算：

其中，η为拟合衍射效率，A为拟合台阶数；

所述利用超几何函数求解涡旋相位调试后的聚焦光斑的能量分布，包括：

在极坐标下，焦平面的场强分布按照如下公式计算：

其中J_N为N阶贝塞尔函数，此式可由超几何函数求解，其解为：

其中F2为超几何函数，ρ为目标场径向坐标，θ是目标场角度，f为聚焦镜焦距，r是积分的被积变量，k是波数，R是焦平面的场半径；

聚焦光斑的衍射极限为：

其中，M²为光束的质量因子，f为聚焦镜焦距，λ为波长，D为入射光斑直径；则结合上述公式计算出不同拓扑荷下对应的内外径和衍射极限DL之间的关系。

2.一种基于DOE的聚焦圆环光斑产生系统，其特征在于，所述系统包括：

涡旋相位曲面台阶化拟合模块，用于在加工衍射光学元件(DOE)时，进行连续涡旋相位曲面台阶化拟合；

聚焦光斑的能量分布计算模块，用于利用超几何函数求解涡旋相位调试后的聚焦光斑的能量分布；

聚焦光斑内外径计算模块，用于利用聚焦面的超几何函数分布计算聚焦光斑内外径；

所述涡旋相位曲面台阶化拟合模块，具体用于：

在加工衍射光学元件(DOE)时，使用的光刻工艺单次加工精度控制在±5nm之内；

其中，对应的加工深度按照如下公式计算：

其中，λ为入射光波长，n为材料折射率，φ为每个相邻台阶的相位差；

所述涡旋相位曲面台阶化拟合模块，拟合效率和拟合台阶数具体按照如下公式计算：

其中，η为拟合衍射效率，A为拟合台阶数；

所述利用超几何函数求解涡旋相位调试后的聚焦光斑的能量分布，包括：

在极坐标下，焦平面的场强分布按照如下公式计算：

其中J_N为N阶贝塞尔函数，此式可由超几何函数求解，其解为：

其中，F2为超几何函数，ρ为目标场径向坐标，θ是目标场角度，f为聚焦镜焦距，r是积分的被积变量，k是波数，R是焦平面的场半径；

所述聚焦光斑内外径计算模块按照如下公式进行计算：

聚焦光斑的衍射极限为：

其中，M²为光束的质量因子，f为聚焦镜焦距，λ为波长，D为入射光斑直径；则结合上述公式计算出不同拓扑荷下对应的内外径和衍射极限DL之间的关系。