[发明专利]一种基于三元素Thue-Morse非周期序列波带片的构造方法及波带片

说明书

本发明公开了一种基于三元素Thue‑Morse非周期序列波带片的构造方法及波带片，属于光电技术领域，解决了现有技术中多色性差、图像的色差大的问题。一种基于三元素Thue‑Morse非周期序列波带片的构造方法，包括以下步骤：以G₀＝A作为初始序列元素，以A→AB作为替换方式，得到G₁，在G₁的基础上以A→AB、B→BC作为替换方式，得到G₂，在G₂的基础上以A→AB、B→BC、C→CA作为替换方式，得到G₃，在G_n‑1的基础上以A→AB、B→BC、C→CA作为替换方式，得到G_n，n≥4；将第i级三元素Thue‑Morse序列的元素，由内向外依次投射到具有一定半径的圆面上，构造出相应的波带片。构造出的波带片产生的一系列焦点具有较好的多色性，且成像能更好地减少图像的色差。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其是涉及一种基于三元素Thue-Morse非周期序列波带片的构造方法及波带片。

背景技术

传统的波带片，即菲涅耳波带片(FZPs)，由一系列具有不透明或透明区域的同心圆环交替组成。这种波带片被广泛应用于宽带极紫外、X射线成像、天文学、太赫兹光学和光学捕获。然而，菲涅耳波带片(FZPs)具有高色差的局限性。如今，分形光学已经很成熟，并对分形光学场进行了分析。基于这个动机，Furlan等人最近提出了一种新的光子结构，即分形波带片(FrZPs)，Davis等在液晶显示器上实现了实验。尽管用分形康托尔集生成的分形波带片(FrZPs)沿光轴具有多个焦点，并且可以降低白光照明下的色差，但FrZPs产生不同强度的聚焦。

自Shechtman发现准晶体以来，对准周期和非周期系统的结构和物理特性的研究就引起了人们的极大关注。特别是，对准周期多层膜的光传输进行了广泛的分析。近年来，不同的非周期序列也被用来设计成具有有趣物理性质和许多潜在应用的新型波带片。Fibonacci波带片(FiZPs)和Thue-Morse波带片(TMZPs)都具有沿光轴的双焦点，并且在光学成像和光学捕获中有潜在的应用。然而，由于双焦不是自相似的，因此在宽带光照下，FiZPs的焦距很容易受到影响。相反，TMZPs具有与对称轴对称的两个自相似焦点。TMZPs结合了FZPs和FiZPs的优点，降低了色差。然而，TMZPs的轴向聚焦强度和分辨率相对较低，限制了其在光学成像领域的应用。我们最近提出了一个新的衍射透镜系列，复合Thue-Morse波带片(CTMZPs),由多阶TMZPs组成。与TMZPs相比，CTMZPs在轴向强度和成像分辨率方面具有较高的性能。此外，还提出了一种沿光轴方向产生四个等强度焦点的Canto-Thue-Morse波带片(CaTMZPs)。CaTMZPs的四个焦距位于所需的轴向位置，焦点处的能量效率随焦距的增大而增大。

作为TM序列的有趣扩展，Tong提出了三分量Thue-Morse(3CTM)模型，并发现电子能谱具有自相似性。本文引入了一类与TMZPs相似的新的ZPs，并增加了ZP的种类。提出的ZP是用3CTM序列生成的。我们将这种ZPs称为三组分Thue-Morse波带片(3CTMZPs)。对3CTMZPs的聚焦特性和衍射图样进行了理论和实验研究。我们将比较3CTMZPs与相应的具有相同分辨率的FZP和TMZP的轴向强度分布。此外，发现3CTMZP光束还具有自重构特性，在低像差成像和三维光捕获方面有着潜在的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于至少克服上述一种技术不足，提出一种基于三元素Thue-Morse非周期序列波带片的构造方法及波带片。

一方面，本发明提供了一种基于三元素Thue-Morse非周期序列波带片的构造方法，包括以下步骤：