[发明专利]一种由轴向分辨率设计大数值孔径菲涅尔波带片的方法

摘要

本发明公开了一种由轴向分辨率设计大数值孔径菲涅尔波带片的方法，属于微纳光学领域，针对线偏振光垂直照明大数值孔径二元振幅型菲涅尔波带片情形，给定所需轴向分辨率和工作距离，根据经验公式得到对应的焦距从而计算得到所需的FZP的环带数N和直径D，再利用矢量角谱理论和快速汉克尔变换算法计算激光光束照明所设计的FZP沿轴衍射强度场分布，本发明适用于多种典型偏振光束照明情形，设计的微结构FZP可应用于激光微细加工、高分辨率显微成像、光存储等领域。

主权项

1.一种由轴向分辨率设计大数值孔径菲涅尔波带片(FZP)的方法，所述轴向分辨率由聚焦光斑的沿轴归一化强度曲线的半高全宽(FWHM)表示，表示为FWHMz，其特征在于，设计方法包括如下步骤：步骤一，给定需要的轴向分辨率dz和工作距离fwd；步骤二，给出经验公式，称为J‑L‑Y公式，则d_z＝FWHM_z，其中λ₀是照明激光波长，η是FZP所浸入介质的折射率，空气中取η＝1，NA是FZP对应的等价数值孔径，且NA＝ηsinα，α是FZP最外边缘至主焦点连线与Z轴正向的夹角；步骤三，给出大数值孔径FZP焦距公式，则f＝f_wd；步骤四，由步骤二和步骤三得到所需FZP的环带数为N＝1.8λ0fwd/[λ0(ηdz‑0.9λ0)]；步骤五，根据FZP环带半径公式n＝0,1,2,...,N确定各环带径向坐标，λ为介质中波长，λ＝λ₀/η；步骤六，FZP直径为