[发明专利]一种衍射光学和毫米波元件

说明书

本发明属于光学和毫米波技术领域，涉及一种基于衍射原理的光学和毫米波元件的设计和加工技术。

目前，在衍射光学元件加工领域，衍射光学元件表面有三种结构：1、把元件的每个子区域加工成连续的面形。2、用多个台阶去逼近连续的曲面面形。3、用三角形去近似代替连续的曲面面形。上述结构存在的问题有：第1种，它可构成最理想的衍射光学元件，但由于现有加工手段所限，很难制作出具有连续曲面面形的元件。第2种，利用目前加工工艺可较容易实现，这种结构需要多套掩摸板进行套刻，工艺复杂，操作步骤繁多，每一步骤都不可避免地存在一定的误差，由于误差积累而影响元件的最终质量。第3种结构最容易实现，但由于用三角面形代替连续的曲面而存在一定的误差，导致性能、质量下降，因而使元件性能和质量不理想。

本发明的目的是提供一种新的衍射光学和毫米波元件，解决子区域具有连续曲面面形结构加工难且不容易实现。三角面形结构误差大，元件质量不理想的难题，提高元件的性能和质量，降低加工难度。

本发明包含有：一种是在片基1的表面制备连续的曲面环带2，第二种是在片基1的表面制备三角面形的环带3，本发明是在片基1表面的中心根据需要制备连续曲面环带2，并且在片基1表面连续曲面环带2的外围制备三角面形环带3。

为说明上述观点，举例如下：

利用衍射原理设计的菲涅尔透镜，对其各环带的面形误差进行逐一比较。这种透镜是由一系列具有一定结构的环带构成。若每个环带都采用连续曲面的一部分，这种结构的透镜是理想的。若采用三角面形结构其加工容易，但有一定的误差，这种误差对透镜的性能和质量有影响，三角面形结构与连续曲面结构的误差为： Δe = f 4 f [ y ( r N - r N - 1 ) - y 2 - r N r N - 1 ] - - - ( 1 ) ]]>式中：f为透镜的焦距，N为从片基中心算起的环带数，r_N和r_N-1分别为第N个环带和第N-1个环带的半径，而y取值范围为r_N-1≤y≤r_N。通过计算每一环带中的极大误差为： Δ e max = λ δ [ 2 N - 1 - 2 N ( N - 1 ) ] - - - ( 2 ) ]]>式中λ为毫米波或光波的工作波长。由公式(2)可知当N＝1时，第一环带的误差为λ/8，当N＝2时，第二环带误差为λ/46，当N＝3时，第三环带误差为λ/79，当N＝4时，第四环带误差为λ/111……，上述误差为面形的峰谷值，不是均方根值。