[发明专利]一种复合型光子筛

说明书

技术领域

本发明涉及衍射光学元件领域，具体涉及一种复合型光子筛。

背景技术

在软X射线，极紫外光谱区域，传统折射或反射光学元件不再有效。而光子筛作为一种新型衍射元件，可以在此光谱区域聚焦和成像，引起了人们的广泛关注。2001年，德国的Kipp教授在nature上首次提出了光子筛的概念。光子筛以波带片为基础，利用大量小孔代替波带片上的亮环区域，光子筛直径与对应波带片环带带宽之间的比值大于1。和传统波带片相比，光子筛上大量小孔的分布，可以有效压制旁瓣效应和高阶衍射，并且，由于光子筛直径与对应波带片环带带宽比值大于1，在同样最小微细加工线宽的条件下，光子筛和波带片相比，具有更大口径，从而获得更高的分辨率。然而，传统光子筛仍受最小加工线宽限制，难以获得很大的口径，并且由于只有小孔透光，其衍射效率较低，只有10％左右。因此，如何找到一个新型的光子筛结构，在提高光子筛衍射效率的同时，提高其分辨率，是人们急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决的现有技术的技术问题，是在相同最小加工尺寸的情况下，增大光子筛孔径以提高其分辨率，并同时提高其聚焦光斑主斑能量，为此本发明提出一种复合型光子筛。

为了实现本发明的目的，本发明复合型光子筛解决技术问题所采用的技术方案含有透明介质、金属层及微细结构，在透明介质上镀上金属层，并在金属层上刻蚀出所需的微细结构，沿透明介质的半径由内至外的方向以微细加工最小线宽为依据，将透明介质划分为不同区域，所述区域包括波带区、第一个区域及第二个区域，第一个区域和第二个区域都具有多组微细结构，在第一个区域的两组微细结构之间设有波带区，每组微细结构是由不同半径的环带状分布、不同半径的多个小孔组成，每个区域中设有小孔孔径与对应环带带宽之间具有一比值k，波带区最外环带宽等于微细加工最小加工尺寸线宽，波带区最内环半径为其最外环半径的0.3～0.5倍。

本发明的有益效果是：本发明将光子筛沿径向方向划分不同区域，由内而外，逐个区域增大光子筛的小孔直径与所处环带带宽之间的比值k，从而在同样最小微细加工宽度的条件下，获得更大的光子筛口径，从而提高其分辨率。并且在光子筛的第一区域，将部分小孔环带替换为波带，从而在不明显增加光斑直径的情况下，提高光子筛聚焦光斑主斑能量。利用本发明，可以在相同最小加工线宽的情况下，获得更大面积的光子筛，以提高光学系统分辨率，并且通过将部分小孔替换为波带，同时提高激光束远场衍射斑的主斑能量。

附图说明

图1为复合型光子筛结构示意图；

图2复合型光子筛区域划分示意图；

图3为本发明实施例，与具有相同最小加工尺寸的普通光子筛，与普通分区光子筛，在焦平面上，径向方向光强对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本实施例如图1和图2含有透明介质1、金属层2及微细结构3，在透明介质1上镀制金属层2，并在金属层2上刻蚀出所需的微细结构3，沿透明介质1的半径由内而外的方向以微细加工最小线宽为依据，将透明介质1划分为不同区域，所述区域包括波带区4、第一个区域5、第二个区域6都具有多组微细结构3。在第一个区域5的两组微细结构3之间设有波带区4，每组微细结构3是由不同半径的环带状分布、不同半径的多个小孔组成，每个区域中设有小孔孔径，小孔孔径与对应环带带宽之间具有一比值k，在波带区4最外环带宽等于微细加工最小加工尺寸线宽，波带区4最内环半径为其最外环半径的0.3～0.5倍。波带区4为环状波带8。每个小孔中心与透明介质1中心的距离满足公式f为光子筛焦距，λ为所使用光波波长，n为1/2的偶数倍，则小孔中心位于偶数环带；n为1/2的奇数倍，则小孔中心位于奇数环带，小孔对应环带带宽为每个小孔直径为k为小孔孔径与对应环带带宽之间的比值，每个环带上的小孔数目为f(r_n)是随r_n变化的密度函数。

每个区域对应的最外环小孔直径，大于或等于微细加工最小线宽。

将透明介质1沿半径方向划分为不同区域，每个区域内，小孔孔径与对应环带带宽之间的比值k恒定，且每个区域对应的最外环光子筛小孔直径，大于或等于微细加工最小线宽。

每个区域内，小孔所处环带应间隔k/2取整个奇数环带或偶数环带。在透明介质1的不同区域，当与时，小孔中心所处环带奇偶性相反，其中J₁(·)为一阶贝塞尔函数。