[发明专利]一种中空形次级焦点抑制的全介质平凹聚焦透镜

说明书

本发明提出了一种中空形次级焦点抑制的全介质平凹聚焦透镜，以单一材料为介质，圆柱形镜片上由上至下加工有若干个内径逐渐缩小的阶梯孔，在加工阶梯孔时，保留底部的3‑5个台阶不加工，本发明可以有效抑制高级次衍射产生的次级焦点，提高焦场质量，可用于光学微操控、高密度光学存储中。

技术领域

本发明涉及一种透镜，具体的说是一种平凹聚焦透镜，属于光学工程技术领域。

背景技术

透镜的聚焦在光学成像和光刻等领域具有广阔的应用前景。其中亚波长光栅负折射透镜能可以对径向偏振光、旋向偏振光以及广义柱矢量光束都能形成优越的聚焦效果，但该透镜在发生衍射后，仍有少部分出射光线汇聚在非焦点位置处，会对焦场质量产生一定的影响，会使焦场的形貌发生一定的畸变。

发明内容

本发明的目的是提供一种中空形次级焦点抑制的全介质平凹聚焦透镜，可以有效抑制高级次衍射产生的次级焦点，提高焦场质量。

本发明的目的是这样实现的：一种中空形次级焦点抑制的全介质平凹聚焦透镜，以单一材料为介质，圆柱形镜片上由上至下加工有若干个内径逐渐缩小的阶梯孔，在加工阶梯孔时，保留底部的3-5个台阶不加工，阶梯孔形成的内台阶满足如下公式：

z_k＝kλ₀/(n₀-n_eff),k＝0,1,2,3,...

d_⊥＝λ₀/(n₀-n_eff)

其中，n_eff为选取介质的负折射率，n₀为选取介质的折射率，λ₀为入射光波长，f为预设焦距，R为圆柱形镜片的半径，r_k为单个台阶内侧面至圆心的距离，d_⊥为单个台阶的厚度，r-z组成了以圆柱形镜片中心轴为纵坐标、半径为横坐标的坐标系。

作为本发明的进一步限定，所述介质的负折射率范围为：-0.8～-1；介质的折射率范围为：1.2～3，入射光选取可见光。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明通过改善光栅结构，提高了衍射光束的能量效率，使焦斑能量更加集中，均匀；去除会产生高级次衍射部分的光栅后，次级焦点被有效抑制，主焦点聚焦效果好，并且该透镜设计的方法较为简单，介质单一可供选择的材料广泛，因此对衍射光束能量的提高利用方面有重要前景。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明实施例截面原理图。

图3为本发明实施例预设焦距f＝8um材料折射率分别为n＝2.0、2.2和2.36的纵向电场分布对比曲线。

图4为本发明实施例优化前后电场分布对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1-2所示，本实施例提出了一种中空形次级焦点抑制的全介质平凹聚焦透镜，以单一材料为介质，圆柱形镜片上由上至下加工有若干个内径逐渐缩小的阶梯孔，在加工阶梯孔时，保留底部和顶层的3个台阶不加工，阶梯孔形成的内台阶满足如下公式：

z_k＝kλ₀/(n₀-n_eff),k＝0,1,2,3,... (2)