[发明专利]双焦光子筛及其设计方法

摘要

一种双焦光子筛及其设计方法，该双焦光子筛由在不透光金属薄膜上制作而成的透光衍射孔构成，所述衍射孔分布在斐波那契环形轨道上，其直径是所在斐波那契环形轨道宽度的1.16～1.18倍。本发明双焦光子筛在光轴方向上产生两个焦点，这两焦点的光强差不超过5％，并且对应的两个焦距之比恰是黄金分割比。此外，还可以根据所需的两个焦距大小，设计对应的双焦光子筛。

主权项

一种双焦光子筛，由在不透光金属薄膜上制作而成的衍射孔构成，其特征在于：所述的衍射孔分布在斐波那契环形轨道上，该斐波那契环形轨道根据斐波那契圆环和斐波那契开关序列之间的映射关系形成；所述斐波那契开关序列En由两个元素E1＝1和E2＝0根据递推关系En＝En‑1+En‑2形成，即第n阶斐波那契开关序列由第n‑1阶斐波那契开关序列和第n‑2阶斐波那契开关序列叠加而成，该序列中所包含“0”和“1”的个数为Fn＝[(1+√5)n/2n‑(1‑√5)n/2n]/√5，称为斐波那契开关序列的长度；所述斐波那契圆环的总数mmax与斐波那契开关序列的长度Fn相等，由内向外所述的斐波那契圆环的第m环的半径为：rm＝[(mKλ)2+2mKλF]1/2，λ是入射波长，F是预设焦距，K是焦距调控参数，m＝1、2、3、…、mmax，mmax的最小值为21；mmax、F、K的取值需同时满足下列两个条件：①[(mmaxKλ)2+2mmaxKλF]1/2‑[(mmax‑1)2(Kλ)2+2(mmax‑1)KλF]1/2>2.5λ，②[(2Kλ)2+4KλF]1/2‑[(Kλ)2+2KλF]1/2<1000λ；所述斐波那契环形轨道是将斐波那契圆环与斐波那契开关序列一一对应之后，斐波那契开关序列中“1”所对应的环带区域，其宽度为Dm＝rm‑rm‑1，m＝2、5、7、10、13、15、18、20、…，m≤mmax；所述衍射孔均匀或随机分布在斐波那契环形轨道上，衍射孔的直径dm(m＝2、5、7、10、13、15、18、20、…，m≤mmax)是所在斐波那契环形轨道宽度Dm的1.16～1.18倍；同一斐波那契环形轨道上衍射孔的面积之和占该斐波那契环形轨道面积的30％～100％。