[发明专利]一种大面积光子筛

摘要

本发明公开了一种大面积光子筛，由带有环带状分布的小孔的薄片构成，其特征在于：所述环带的分布沿光子筛半径方向由内向外分为G个区域，每个区域相对于菲涅尔波带片的环带进行合并，相应增大对应的小孔半径；并对每个环带上的小孔分布数目进行优化。本发明通过对成像机理的理解，将大口径光子筛分成若干区域，对每个区域内的小孔孔径按一定比例放大，并结合环带的合并，使得光子筛的小孔孔径，特别是在外围的小孔尺寸放大，突破常规加工工艺的影响，从而解决光子筛因为工艺最小线度限制难以做成大口径的难题，从根本上提高光学系统的分辨率。

主权项

1.一种大面积光子筛，直径为D，由带有环带状分布的小孔的薄片构成，其特征在于：所述环带的分布沿光子筛半径方向由内向外分为G个区域，G为≥2的整数，在第L区域，其中L为1至G的整数，将对应的菲涅尔波带的环带数序号用m_L表示；光子筛第L个区域，满足以下表达式：第L区域的环数序号n满足N_(L-1)+1≤n≤N_L，其中N_L为第L区域的终了环数，第n小环对应菲涅尔波带片的环数m_L(n)满足递归表达式m_L(n)＝m_L-1(N_(L-1))+b_L·(n-N_(L-1))，当L＝1时，N₀＝0，m₀(0)＝1；b_L为合并环数，即对应菲涅尔波带片b_L个环的宽度合并成光子筛相应区域内一环的宽度，b_L≥2，且相邻区域中，处于外围的区域的b_L值大于处于内部的区域的b_L值；当n＝N_L时，满足bLβfmL2f1exp(-sn-s0σ2)≤1]]>其中β=sin(kd12f1),]]>s_n＝r_n²，rn=2mL(n)·f·λ+mL(n)2·λ2,]]>σ=D4,]]>f₁＝f+λ，d1=f1·λ2;]]>f是光子筛的焦距，λ是光子筛的工作波长，k=2πλ;]]>当Jinc(ka_nr_n/Q_n)＞0时，fmL=f+mL·λ,]]>Jinc(ka_nr_n/Q_n)＜0时，fmL=f+(mL+0.5)·λ;]]>Jinc函数定义为：Jinc(x)＝J₁(x)/(x)，J₁(x)为一阶贝塞尔函数；小孔半径a_n为an=sn+dn-sn-dn2,]]>其中dn=2fmLk{Lπ-arcsin[bLβfmL2f1exp(-sn-s0σ2)]};]]>Q_n为像点到位于光子筛第n环微孔中心的光程；每一环带上的小孔数目为f(r_n)·4πr_n²/λf，其中f(r_n)是一个随r_n变化的密度函数。