[发明专利]一种大面积光子筛无效

专利信息
申请号: 200910033666.6 申请日: 2009-06-05
公开(公告)号: CN101587198A 公开(公告)日: 2009-11-25
发明(设计)人: 王钦华;陈志峰 申请(专利权)人: 苏州大学
主分类号: G02B5/18 分类号: G02B5/18;G02B27/44;G03F7/20
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司 代理人: 陶海锋
地址: 215123江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 大面积 光子
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种光学器件,具体涉及一种用于光学衍射成像的大面积的光子筛。

背景技术

光子筛成像是近几年发展起来的一种新型成像方法。光子筛是基于传统的菲涅尔波带片,将波带片中的透明环带用大量的小孔代替而成的一种光学衍射器件。光子筛具有体积小,重量轻,光谱范围可覆盖到软X射线、极紫外等特点,而这些正是传统的折射或反射光学器件难以实现的光谱区域。由于光子筛在航空航天、天文观测、极紫外光刻、物理和生命科学中有着广泛的应用前景,近年来受到广泛关注。光子筛首先是由Kipp等人于2001年基于菲涅尔波带片发明的,参见L.Kipp,M.Skibowski,R.L.Johnson,R.Berndt,R.Adelung,S.Harm,and R.Seemann,Sharper images by focusing soft X-rayswith photon sieves,Nature 414,184-188(2001),文中把光子筛与菲涅尔波带片在x射线波长下做了详细的比较,发现光子筛在焦平面上的光斑尺寸明显小于菲涅尔波带片,并且焦点处的光强强度分布的旁瓣也明显低于波带片的旁瓣。随后Cao等人做了相应的理论研究,给出了具体的理论解析式,并且详细讨论了光子筛在焦平面上以及沿光轴方向上的光强特性。Gimenez等人就光子筛焦深与色散问题做了深入的研究。Andersen等人设计了一种直径为10cm可见光波长的光子筛,证明了光子筛可以成为望远镜中的光学器件。Menon等人研究了大数值孔径的光子筛,并首次提出把光子筛应用到光刻系统中。

目前大多数光子筛的研究都是基于传统光子筛的理论。根据Kipp的光子筛理论,口径Φ=50mm,焦距f=500mm,工作波长λ=632.8nm的光子筛最外围环带上的小孔直径只有0.006328mm。若把口径设计为Φ=100mm,最外围环带上小孔直径将只有0.003043mm。口径越大,最外环的小孔直径越小,这将对光子筛的制作加工带来极大的挑战;小孔孔径越小,制作难度越高,如果小孔孔径达纳米量级,则需要电子束或离子曝光,导致制作成本高、速度慢,而且可制作面积非常小。而根据瑞利判据光学系统的分辨率与光学器件的通光口径成正比,要想提高光学系统的分辨率只有通过增大口径来实现。因此,采用现有的光子筛结构,由于受到加工工艺的最小线度的限制,很难制作大面积的光子筛;同时,口径较大的光子筛上具有巨大数量的小孔,这也使得加工时间和工序变得非常漫长复杂。

发明内容

本发明目的是提供一种新结构的光子筛,采用分区设计方法,提高光子筛最小孔径的直径,突破制作工艺上最小孔径的限度,从而解决现有技术中难以增大光子筛口径的问题,实现大面积的光子筛的制备。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:

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,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,将对应的菲涅尔波带的环带数用mL表示;

光子筛第L个区域,满足以下表达式,其中,L为1至G的整数:

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