專利名稱：一種單級(jí)聚焦波帶片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波帶片技術(shù)，更具體的說(shuō)，涉及一種單級(jí)聚焦波帶片及其制造方法。
背景技術(shù)：
1871 年，Rayleigh 發(fā)明了 Fresnel 波帶片(Optics, Addison-ffesley, E. Hecht and A. Zajac),它同透鏡類似,具有聚焦和成像的性質(zhì)。Fresnel波帶片由沿徑向從內(nèi)到外線密度逐漸增加的同心圓環(huán)帶所構(gòu)成，這些同心圓環(huán)帶又稱半波帶，各個(gè)半波帶的面積都是相等的，而且相鄰偶數(shù)半波帶或奇數(shù)半波帶對(duì)應(yīng)部分到焦點(diǎn)之間的光程差等于入射光波長(zhǎng)。當(dāng)電磁波入射到波帶片表面上時(shí)，經(jīng)過(guò)衍射，波帶片將按照一種可預(yù)期的方式改變其電場(chǎng)的振幅、位相，或者同時(shí)改變其振幅和位相(http://www. gratinglab. com/)。最后,使入射的電磁波會(huì)聚在光軸上，會(huì)聚的位置與入射電磁波的波長(zhǎng)有關(guān)，因此波帶片可以用作聚焦、成像元件或者單色器波長(zhǎng)選擇元件。目前，F(xiàn)resnel波帶片已在遠(yuǎn)程光通信、測(cè)距、編碼成像以及航天技術(shù)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用(菲涅耳波帶片的設(shè)計(jì)和制作，激光雜志， 張斌、王鳴、聶守平、談蘇慶)，已知波帶片的結(jié)構(gòu)和種類也較多，有透射式的和反射式的，有振幅型的和位相型的，有聚焦型的和成像型的，有用于可見(jiàn)光波段的，也有用于X光波段的。所有這些波帶片的奇數(shù)圓環(huán)帶或偶數(shù)圓環(huán)帶的透過(guò)率是相同的，不過(guò)奇數(shù)圓環(huán)帶和偶數(shù)圓環(huán)帶的透過(guò)率是不同的，所以波帶片的透過(guò)率均沿徑向呈階躍變化，這種變化的特征不可避免地導(dǎo)致了波帶片高級(jí)衍射的存在。
20世紀(jì)60年代末和70年代初，受點(diǎn)源全息圖的啟發(fā)，人們注意到了透過(guò)率沿徑向以某種正弦或余弦規(guī)律變化的波帶片，并稱之為Gabor波帶片(Efficiences of Zone Plates and Phase Zone Plates, App1. Opt, Melvin H. Horman) Gabor 波帶片具有單焦點(diǎn)的聚焦特征，不存在高級(jí)衍射。不過(guò)其存在難于制作的問(wèn)題，以前人們通常采用記錄全息圖，然后曝光記錄介質(zhì)的方法來(lái)獲得Gabor波帶片，但這種方法容易受記錄介質(zhì)的非線性響應(yīng)和點(diǎn)源的不確定性等問(wèn)題的影響，且此方法不能制作適用于短波段(如X光波段)的 Gabor波帶片，原因如下對(duì)于可見(jiàn)光等較長(zhǎng)波段的入射光，制作的Gabor波帶片僅對(duì)入射光的振幅進(jìn)行調(diào)制，有效地抑制了高級(jí)衍射的發(fā)生。但是，當(dāng)入射光為具有強(qiáng)穿透力的X光等短波段的射線時(shí)，制作的Gabor波帶片在調(diào)制入射光振幅的同時(shí)，也使其位相產(chǎn)生不均勻的變化，從而又導(dǎo)致了高級(jí)衍射的產(chǎn)生。高級(jí)衍射的存在給波帶片的應(yīng)用帶來(lái)了干擾并導(dǎo)致誤差。例如，1.波帶片作為聚焦元件使用時(shí)，得到的焦斑圖像具有較強(qiáng)的背景，從而降低了焦斑圖像的對(duì)比度。2.波帶片作為單色儀或波長(zhǎng)選擇元件使用時(shí)，得到的單色光包含有一定的高次諧波成份。因此，通常的做法不能用來(lái)制作適用于X光波段的Gabor波帶片。
1992年，Beynon和KirK等人提出了一種制作X光波段Gabor波帶片的變通方法(Gabor zone plate with binary transmittance values, Optics Letters, T. D. Beynonj1. Kirk and T. R. Mathews)，這種辦法賦予了 Gabor波帶片二值化光學(xué)傳遞函數(shù)的特征，因而大大降低了 Gabor波帶片的制作難度,但是此方法設(shè)計(jì)出的Gabor波帶片存在大量尺寸不等的尖角，大 量尖角的存在直接限制了波帶片的制作精度。
為了克服已有的制作Gabor波帶片的方法中引入大量尖角的問(wèn)題，本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片作為對(duì)Gabor波帶片的一種實(shí)現(xiàn)避免了尖角的出現(xiàn)，它可以以較高的精度制作出來(lái)，且易于加工。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種單級(jí)聚焦波帶片，本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種單級(jí)聚焦波帶片的制造方法。本發(fā)明的一種單級(jí)聚焦波帶片易于制造，且精度較高，在太赫茲、紅外、可見(jiàn)光以及紫外和X光等各可能應(yīng)用波段，它都是對(duì)Gabor波帶片的一種較好實(shí)現(xiàn)，不存在高階焦點(diǎn)。
本發(fā)明的一種單級(jí)聚焦波帶片，其特點(diǎn)是，所述的波帶片包括透明襯底；形成于所述透明襯底上的多個(gè)不透光基元，不透光基元的形狀為多邊形。
所述多邊形為六邊形、圓形、扇形或其它形狀中的一種。
所述不透光基元為金屬鉭、鉻、金、鋁、銅、鎳、鈮制備的不透光材料。
所述不透光基元的厚度為300到800納米。
所述多個(gè)不透光基元的數(shù)密度沿徑向呈余弦或者正弦分布，即呈環(huán)帶狀分布，基元沿環(huán)帶呈隨機(jī)分布，所述環(huán)帶半徑為rm，rm2 = /』+ 2』2/4，其中』為波長(zhǎng)，/為焦距， m為環(huán)數(shù)。
所述透明襯底為二氧化硅、碳化硅、氮化硅或者聚酰亞胺制成的透明材料。
本發(fā)明還包括如下內(nèi)容在透明襯底上涂覆不透光材料，通過(guò)光刻方法在透明襯底上形成多個(gè)不透光基元。
本發(fā)明的一種單級(jí)聚焦波帶片的制造方法，包括A、提供透明襯底；B、在所述透明襯底上形成多個(gè)不透光基元，不透光基元的形狀為六邊形、圓形、扇形或其它形狀的多邊形。
步驟B中所述的多個(gè)不透光基元的分布，數(shù)密度沿徑向呈余弦或者正弦分布，即呈環(huán)帶狀分布，不透光基元沿環(huán)帶呈隨機(jī)分布，所述環(huán)帶半徑為rm，rffl2 = mf^ + m2A2/4, 其中』為波長(zhǎng)，f為焦距，m為環(huán)數(shù)。
所述透明襯底為由二氧化硅、碳化硅、氮化硅或者聚酰亞胺中的一種透明材料制成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片，在透明襯底上有多個(gè)不透光基元，基元數(shù)密度沿徑向呈余弦或者正弦分布，這種波帶片具有單焦點(diǎn)的聚焦特性，不存在高階焦點(diǎn)，因此作為聚焦成像元件使用時(shí)，將排除因背景光太強(qiáng)而帶來(lái)的圖像對(duì)比度低等問(wèn)題；作為單色器波長(zhǎng)選擇元件使用時(shí)，將排除因高級(jí)衍射而帶來(lái)的高次諧波成份，提高出射光 的單色性能。
2.本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)是基于二元光學(xué)設(shè)計(jì)的，在利用二元光學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)單級(jí)聚焦波帶片時(shí)，具有靈活性高和成本低的特點(diǎn)。
3.本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)只存在透光和不透光兩種區(qū)域，這種二值化的結(jié)構(gòu)可采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝制作，同時(shí)可選取相同形狀和大小的基元，不存在特別尖銳的角，因此其制作精度更容易控制。


圖1為本發(fā)明實(shí)跡帕_遞樵波帶Μ"在判3r=1./忑沾勺國(guó)上的基元5>布；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單級(jí)聚焦波帶片的結(jié)構(gòu)圖和局部放大圖；圖3為本發(fā)明所述單級(jí)聚焦波帶片和Gabor波帶片的聚焦特性圖單色可見(jiàn)光照射下， 在光軸上的衍射光強(qiáng)分布不意圖；圖4為本發(fā)明所述單級(jí)聚焦波帶片和Gabor波帶片的聚焦特性圖單色可見(jiàn)光照射下， 在焦平面上沿X坐標(biāo)軸的光強(qiáng)分布示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例單級(jí)聚焦波帶片在光軸上的衍射光強(qiáng)分布以及理論模擬的結(jié)果； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例單級(jí)聚焦波帶片在焦平面上的衍射光強(qiáng)分布以及理論模擬的結(jié)果O
圖7為本發(fā)明所述單級(jí)聚焦波帶片制作方法流程圖；圖8為本發(fā)明所述單級(jí)聚焦波帶片的聚焦特性圖在波長(zhǎng)600微米THZ波段的電磁波照射下，在光軸上的衍射光強(qiáng)分布示意圖；圖9為本發(fā)明所述單級(jí)聚焦波帶片的聚焦特性圖在波長(zhǎng)600微米THZ波段的電磁波照射下，在焦平面上沿X坐標(biāo)軸的光強(qiáng)分布示意圖；圖10為本發(fā)明所述單級(jí)聚焦波帶片的聚焦特性圖在波長(zhǎng)6納米的軟X射線照射下， 在光軸上的衍射光強(qiáng)分布不意圖；圖11為本發(fā)明所述單級(jí)聚焦波帶片的聚焦特性圖在波長(zhǎng)6納米的軟X射線照射下， 在焦平面上沿X坐標(biāo)軸的光強(qiáng)分布示意圖；具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。
正如背景技術(shù)部分所述，傳統(tǒng)的Fresnel波帶片存在多級(jí)焦點(diǎn)，從而產(chǎn)生額外的非聚焦贗像，導(dǎo)致透過(guò)波帶片的能量大量損失，使得成像質(zhì)量下降。同時(shí)只有一對(duì)共軛焦點(diǎn)的Gabor波帶片，由于記錄介質(zhì)的非線性響應(yīng)和其它的一些不確定性，制作出的Gabor 波帶片并不理想。
實(shí)施例1為此，本實(shí)施例公開(kāi)一種適用于可見(jiàn)光波段的單級(jí)聚焦波帶片，參考圖1和圖2所示， 包括透明碳化娃襯底；透明襯底上的多個(gè)鉭(Ta)不透光基元。
在本發(fā)明中，對(duì)于可見(jiàn)光，所述透明襯底的材料還可以為普通玻璃或有機(jī)玻璃等透光材料，不透光材料還可以為金、鋁或銅等不透光金屬。
其中，所述基元可以為鉭(Ta)、金(Au)、鎳(Ni )或者其他可以阻擋某個(gè)波段電磁波的材料?；梢詾榱呅蔚榷噙呅?、圓形、扇形或其它任意形狀中的一種，優(yōu)選地，所述基元為大小相同的正六邊形，如圖1所示為本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片在半徑的圓周上正六邊形基元的分布，若其中被白色填充的正六邊形為透光的基元，黑色背景的正六邊形則為不透光的基元，此環(huán)帶上透光的基元數(shù)與所有衍射單元數(shù)的比值定義為數(shù)密度， 圖中所示環(huán)帶對(duì)應(yīng)的數(shù)密度近似等于O. 5。所述基元高度可以根據(jù)電磁波的穿透深度來(lái)設(shè)置，例如對(duì)于波長(zhǎng)為5納米的X射線，基元可以是高度為500納米的金，此時(shí)基元能完全吸收入射其上的X射線。
其中，所述基元組成的環(huán)帶至少為25個(gè)，每個(gè)環(huán)帶包括數(shù)百個(gè)基元。如圖2所示， 透光的基元沿圓周方向呈隨機(jī)分布狀，其數(shù)密度沿半徑方向?yàn)橛幸?guī)律的正弦或余弦變化， 正弦或余弦變化的一個(gè)周期對(duì)應(yīng)于Fresnel波帶片透過(guò)率函數(shù)階躍變化的一個(gè)周期，第m 環(huán)帶的半徑rm滿足如下關(guān)系式:rm2 = mf λ + m2λ 2/4。
本發(fā)明單級(jí)聚焦聚焦波帶片中，在透明襯底上有多個(gè)鉭(Ta)不透光基元，基元數(shù)密度沿徑向呈余弦或者正弦分布，這種波帶片具有單焦點(diǎn)的聚焦特性，不存在高階焦點(diǎn)，因此作為聚焦成像元件使用時(shí)，將排除因背景光太強(qiáng)而帶來(lái)的圖像對(duì)比度低等問(wèn)題；作為單色器波長(zhǎng)選擇元件使用時(shí)，將排除因高級(jí)衍射而帶來(lái)的高次諧波成份，提高出射光的單色性能。本發(fā)明實(shí)施例的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)是基于二元光學(xué)設(shè)計(jì)的，在利用二元光學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)單級(jí)聚焦波帶片時(shí)，具有靈活性高和成本低的特點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)只存在透光和不透光兩種區(qū)域，這種二值化的結(jié)構(gòu)可采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝制作，同時(shí)可選取相同形狀和大小的基元，不存在特別尖銳的角，因此其制作精度更容易控制。
以上對(duì)本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為了更好的理解本發(fā)明的單級(jí)聚焦效果，以下將對(duì)本發(fā)明單級(jí)聚焦波帶片的聚焦特性進(jìn)行理論模擬，并與理想 Gabor波帶片的聚焦特性進(jìn)行比較，參考圖3和圖4所示。圖3和圖4分別為光軸上和焦平面上的衍射光強(qiáng)分布，比較可以看出本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片和理想Gabor波帶片同樣具有單焦點(diǎn)的聚焦特性，不存在高階焦點(diǎn)，而且兩種波帶片的空間分辨能力相同。
以上對(duì)本發(fā)明的單級(jí)聚 焦波帶片及聚焦特性進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為了更好的理解本發(fā)明的方案及效果，以下將對(duì)本發(fā)明聚焦波帶片具體實(shí)施例聚焦特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖5為實(shí)驗(yàn)獲得的單級(jí)聚焦波帶片在光軸上的衍射光強(qiáng)分布(歸一化的結(jié)果)，可以看出波帶片不存在高階的焦點(diǎn)；圖6 (a)為實(shí)驗(yàn)獲得的單級(jí)聚焦波帶片在焦平面上的衍射光強(qiáng)分布，圖6 (b)為圖6 (a)所示焦平面上過(guò)焦斑中心的直線上衍射光強(qiáng)的分布以及理論模擬的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中存在的底座是由于CCD記錄面存在一定的離焦量。在本實(shí)施例中，單級(jí)聚焦波帶片的最內(nèi)環(huán)半徑為700 μ m,基元形狀是正六邊形(其邊長(zhǎng)為5 μ m)，單級(jí)聚焦波帶片總的尺寸大小為10 mmX IOmm ;實(shí)驗(yàn)中所用的入射光波長(zhǎng)為633nm，由此可知對(duì)應(yīng)的焦距大小為/ = ^/1 = 77.41 cm。
以上對(duì)本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)和聚焦特性進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為了更好的理解本發(fā)明的方案及效果，以下將對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的制造方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，如圖7 所示，具體步驟如下。
首先，提供碳化硅薄膜襯底。
其次，在所述碳化硅薄膜襯底上濺射一層Ta薄膜。
而后，在所述襯底上旋涂電子束抗蝕劑，熱處理后進(jìn)行電子束的直寫(xiě)和顯影等，從而得到圖案化的電子束抗蝕劑的掩模層，覆蓋電子束抗蝕劑的部分為將要形成的不透光基元的圖案。
接著，可以通過(guò)刻蝕的方法在未覆蓋電子束抗蝕劑的Ta薄膜上刻蝕掉Ta。
而后，去除電子束抗蝕劑，從而在碳化硅透明襯底上形成了一定分布的不透光基元，所述基元的外接圓直徑為10微米，基元沿徑向呈正弦或者余弦分布，沿環(huán)帶隨機(jī)分布。
可以理解的是，在此實(shí)施例中，只有透光和不透光兩種區(qū)域，透光的區(qū)域可以通過(guò)圖案化的掩模圖案來(lái)控制，制造工藝簡(jiǎn)單，可以同半導(dǎo)體制造技術(shù)兼容。
至此完成了此實(shí)施例的單級(jí)聚焦波帶片，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，形成基元的方法是多樣的，還可以采用先在襯底上形成圖案化的掩模層，而后形成金屬膜層，然后去除電子束抗蝕劑形成不透光基元，或者還可以采用其他合適的方法來(lái)形成，以上僅為示例，本發(fā)明對(duì)此處如何形成不透光基元的方法不做限制。
實(shí)施例2本實(shí)施例公開(kāi)一種適用于THz波段的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)，單級(jí)聚焦波帶片的最內(nèi)環(huán)半徑為40mm，最外環(huán)寬度是2. 8427mm，基元形狀是正六邊形(其邊長(zhǎng)為2mm)，波帶片環(huán)數(shù)是 50，單級(jí)聚焦波帶片總的尺寸大小為568 mm X 568mm;入射光波長(zhǎng)為600 μπι，由此可知對(duì)應(yīng)的焦距大小為/ = ^12/. = 2+.6667 m。
以上對(duì)本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為了更好的理解本發(fā)明的單級(jí)聚焦效果，以下將對(duì)本發(fā)明單級(jí)聚焦波帶片的聚焦特性進(jìn)行理論模擬，參考圖8和圖9所示。圖8和圖9分別為光軸上和焦平面上的衍射光強(qiáng)分布，可以看出本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片具有單焦點(diǎn)的聚焦特性，不存在高階焦點(diǎn)，空間分辨能力和同參數(shù)下的Gabor波帶片相同。
實(shí)施例3本實(shí)施例公開(kāi)一種適用于軟X射線波段的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)，單級(jí)聚焦波帶片的最內(nèi)環(huán)半徑為70 μ m,最外環(huán)寬度是4. 977 μ m,基元形狀是正六邊形(其邊長(zhǎng)為lOOnm)，波帶片環(huán)數(shù)是50，單級(jí)聚焦波帶片總的尺寸大小為990 μ mX990 μ m ;入射光波長(zhǎng)為6nm，由此可知對(duì)應(yīng)的焦距大小為/ = ^/-2=81.667 cm。
以上對(duì)本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為了更好的理解本發(fā)明的單級(jí)聚焦效果，以下將對(duì)本發(fā)明單級(jí)聚焦波帶片的聚焦特性進(jìn)行理論模擬，參考圖10和圖11所示。圖10和圖11分別為光軸上和焦平面上的衍射光強(qiáng)分布，可以看出本發(fā)明的單級(jí)聚焦波 帶片具有單焦點(diǎn)的聚焦特性，不存在高階焦點(diǎn)，空間分辨能力和同參數(shù)下的Gabor 波帶片相同。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形上的限制。
雖然本發(fā) 明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單級(jí)聚焦波帶片，其特征在于，所述的波帶片包括透明襯底；形成于所述透明襯底上的多個(gè)不透光基元，不透光基元的形狀為多邊形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級(jí)聚焦波帶片，其特征在于所述多邊形為六邊形、圓形、 扇形或其它形狀中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級(jí)聚焦波帶片，其特征在于所述不透光基元為金屬鉭、 鉻、金、鋁、銅、鎳、鈮制備的不透光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級(jí)聚焦波帶片，其特征在于所述不透光基元的厚度為300 到800納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級(jí)聚焦波帶片，其特征在于所述多個(gè)不透光基元的數(shù)密度沿徑向呈余弦或者正弦分布，即呈環(huán)帶狀分布，基元沿環(huán)帶呈隨機(jī)分布，所述環(huán)帶半徑為 rm, rm2 = mf λ + 2』2/4,其中2為波長(zhǎng),/為焦距,》為環(huán)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的單級(jí)聚焦波帶片，其特征在于所述透明襯底為二氧化硅、 碳化硅、氮化硅或者聚酰亞胺制成的透明材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級(jí)聚焦波帶片，其特征在于，還包括如下內(nèi)容在透明襯底上涂覆不透光材料，通過(guò)光刻方法在透明襯底上形成多個(gè)不透光基元。
8.一種單級(jí)聚焦波帶片的制造方法，其特征在于，所述的波帶片包括A、提供透明襯底；B、在所述透明襯底上形成多個(gè)不透光基元，不透光基元的形狀為六邊形、圓形、扇形或其它形狀的多邊形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單級(jí)聚焦波帶片的制備方法，其特征在于步驟B中所述的多個(gè)不透光基元的分布，數(shù)密度沿徑向呈余弦或者正弦分布，即呈環(huán)帶狀分布，不透光基元沿環(huán)帶呈隨機(jī)分布，所述環(huán)帶半徑為rm，rffl2 = mf』+ m2^ 2/4，其中』為波長(zhǎng)，f為焦距，m 為環(huán)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單級(jí)聚焦波帶片的制備方法，其特征在于所述透明襯底為由二氧化硅、碳化硅、氮化硅或者聚酰亞胺中的一種透明材料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單級(jí)聚焦波帶片及其制造方法。本發(fā)明的波帶片包括透明襯底；形成于所述透明襯底上的多個(gè)不透光基元；所述多個(gè)基元數(shù)密度沿徑向呈余弦或者正弦分布，即呈環(huán)帶狀分布，沿環(huán)帶呈隨機(jī)分布；所述各環(huán)帶半徑為rm，rm2=mfλ+m2λ2/4，其中λ為波長(zhǎng)，f為焦距，m為環(huán)數(shù)?；男螤羁梢允嵌噙呅稳缌呅?、圓形、扇形或其它任意形狀中的一種。本發(fā)明單級(jí)聚焦波帶片僅具有一對(duì)共軛的一級(jí)焦點(diǎn)，可以排除高級(jí)衍射帶來(lái)的干擾和誤差；同時(shí)本發(fā)明單級(jí)聚焦波帶片結(jié)構(gòu)中只存在有透光和不透光兩種區(qū)域，是一種二值化結(jié)構(gòu)，易于制作。本發(fā)明的單級(jí)聚焦波帶片的特點(diǎn)表明其將可以用作聚焦、成像元件或單色器波長(zhǎng)選擇元件。
文檔編號(hào)G02B5/18GK103048716SQ20131000565
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者曹磊峰, 范偉, 高宇林, 魏來(lái), 谷渝秋, 張保漢 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心