專利名稱：：一種大面積光子篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光學(xué)器件，具體涉及一種用于光學(xué)衍射成像的大面積的光子篩。
背景技術(shù)：
：光子篩成像是近幾年發(fā)展起來的一種新型成像方法。光子篩是基于傳統(tǒng)的菲涅爾波帶片，將波帶片中的透明環(huán)帶用大量的小孔代替而成的一種光學(xué)衍射器件。光子篩具有體積小，重量輕，光譜范圍可覆蓋到軟X射線、極紫外等特點，而這些正是傳統(tǒng)的折射或反射光學(xué)器件難以實現(xiàn)的光譜區(qū)域。由于光子篩在航空航天、天文觀測、極紫外光刻、物理和生命科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用前景，近年來受到廣泛關(guān)注。光子篩首先是由Kipp等人于2001年基于菲涅爾波帶片發(fā)明的，參見L.Kipp，M.Skibowski,R.L.Johnson,R.Berndt，R.Adelung，S.Harm,andR.Seemann,SharperimagesbyfocusingsoftX-rayswithphotonsieves,Nature414，184-188(2001),文中把光子篩與菲涅爾波帶片在x射線波長下做了詳細的比較，發(fā)現(xiàn)光子篩在焦平面上的光斑尺寸明顯小于菲涅爾波帶片，并且焦點處的光強強度分布的旁瓣也明顯低于波帶片的旁瓣。隨后Cao等人做了相應(yīng)的理論研究，給出了具體的理論解析式，并且詳細討論了光子篩在焦平面上以及沿光軸方向上的光強特性。Gimenez等人就光子篩焦深與色散問題做了深入的研究。Andersen等人設(shè)計了一種直徑為10cm可見光波長的光子篩，證明了光子篩可以成為望遠鏡中的光學(xué)器件。Menoii等人研究了大數(shù)值孔徑的光子篩，并首次提出把光子篩應(yīng)用到光刻系統(tǒng)中。目前大多數(shù)光子篩的研究都是基于傳統(tǒng)光子篩的理論。根據(jù)Kipp的光子篩理論，口徑。=50附/,焦距f-500mm，工作波長義=6W.S腳的光子篩最外圍環(huán)帶上的小孔直徑只有0.006328mm。若把口徑設(shè)計為^=100",最外圍環(huán)帶上小孔直徑將只有0.003043mm。口徑越大，最外環(huán)的小孔直徑越小，這將對光子篩的制作加工帶來極大的挑戰(zhàn)；小孔孔徑越小，制作難度越高，如果小孔孔徑達納米量級，則需要電子束或離子曝光，導(dǎo)致制作成本髙、速度慢，而且可制作面積非常小。而根據(jù)瑞利判據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的分辨率與光學(xué)器件的通光口徑成正比，要想提髙光學(xué)系統(tǒng)的分辨率只有通過增大口徑來實現(xiàn)。因此，采用現(xiàn)有的光子篩結(jié)構(gòu)，由于受到加工工藝的最小線度的限制，很難制作大面積的光子篩；同時，口徑較大的光子篩上具有巨大數(shù)量的小孔，這也使得加工時間和工序變得非常漫長復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種新結(jié)構(gòu)的光子篩，采用分區(qū)設(shè)計方法，提髙光子篩最小孔徑的直徑，突破制作工藝上最小孔徑的限度，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中難以增大光子篩口徑的問題，實現(xiàn)大面積的光子篩的制備。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種大面積光子篩，直徑為D，由帶有環(huán)帶狀分布的小孔的薄片構(gòu)成，所述環(huán)帶的分布沿光子篩半徑方向由內(nèi)向外分為G個區(qū)域，G為^2的整數(shù)，將對應(yīng)的菲涅爾波帶的環(huán)帶數(shù)用mL表示；光子篩第L個區(qū)域，滿足以下表達式，其中，L為1至G的整數(shù)第L區(qū)域的環(huán)數(shù)n滿足iV(w)+Bw《A^,其中第n小環(huán)對應(yīng)菲涅爾波帶片的環(huán)數(shù)(")滿足遞歸表達式^(")二mw(A^D)+^.("-W(w》，當L-1時，iV。=0,m。(0)=l;A^為第L區(qū)域的終了環(huán)數(shù)，^為合并環(huán)數(shù)，即對應(yīng)菲涅爾波帶片&個環(huán)的寬度合并成光子篩相應(yīng)區(qū)域內(nèi)一環(huán)的寬度，~>2，且相鄰區(qū)域中，處于外圍的區(qū)域的&值大于處于內(nèi)部的區(qū)域的&值；當"-&時，滿足^^exp(—^^)《l其中/^sin(^")，s=/;2，/;=)./.凡+—)2.幾2，2/ct2力(T』，/;=/+義，f是光子篩的焦距，A是光子篩的工作波長，"竿；42幾當^"c(fey;/2J〉0時，/mi=/+Wi.A,力"c(fcv;/g")〈0時'/=/+(附￡+0.5).幾；力"c函數(shù)定義為J/"c(X^/"x)Z(x),^(x)為一階貝塞爾函數(shù)；小孔半徑a"為A=,,-V\^L,其中《=半{^—arCsin[M~eXp(_^^)]};込為像點到位于光子篩第n環(huán)微孔中心的光程；每一環(huán)帶上的小孔數(shù)目為/(0.4氣2"/，其中/(o是一個隨^;變化的密度函數(shù)。上文中，第L個區(qū)域中光子篩的每一環(huán)帶是由對應(yīng)的菲涅爾波帶片的&個環(huán)帶合并構(gòu)成，對應(yīng)于每一環(huán)帶分布有上述設(shè)定數(shù)目的小孔，因此，本發(fā)明技術(shù)方案中，小孔的孔徑大于現(xiàn)有技術(shù)的光子篩中對應(yīng)于菲涅爾波帶片的一個環(huán)帶設(shè)置的小孔的孔徑。^的上限由^;8^exp(-^i)^l和光子篩的口徑D共同限2乂cr定。上述技術(shù)方案中，所述密度函數(shù)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種函數(shù)優(yōu)化獲得，優(yōu)化目的是減小焦平面處光強的主峰半高寬，降低次峰高度。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述密度函數(shù)為髙斯函數(shù)，/2;rcr,參數(shù)CT,，p，C以及h都通過對焦平面處光強的主峰半高寬以及次峰髙度的平方和進行差值最小值優(yōu)化得到?；蛘撸雒芏群瘮?shù)為韋伯函數(shù)，參數(shù)a，)^，c以及h都通過對焦平面處光強的主峰半高寬以及次峰髙度的平方和進行差值最小值優(yōu)化得到。圖l(a)是一直觀的20環(huán)光子篩圖，圖l(b)是一典型的傳統(tǒng)光子篩結(jié)構(gòu)環(huán)帶示意圖(為了直觀體現(xiàn)周期性，我們把環(huán)帶寬度都簡化成等寬度的，實際是沿半徑方向有內(nèi)向外逐漸減小的)。根據(jù)傳統(tǒng)光子篩衍射理論，光子篩小孔的位置以及小孔的大小必須同時滿足產(chǎn)生相干增強或相消的兩個條件或者々(丄+g)=(2w+l)7i+consf.,J"!'nc(fe^i^/g)<0(2)其中，^,a分別為物點和像點到位于光子篩第n環(huán)微孔(微孔位置r")的光程。const為一常數(shù)。i="l+f),""是小孔半徑，k是波矢。力'"c函數(shù)定義為Jz'"c(x)二J"x)/(;c),J,(;c)為一階貝塞爾函數(shù)。方程式(1)和(2)均可用于光子篩微孔中心位置和微孔半徑的選擇。式(1)或(2)中的第一式用于決定孔的中心位置，第二式用于決定孔的半徑"".從式(1)或(2)可以看出，對于微孔的位置需要嚴格按方程決定(第一式)，而孔的半徑則可在一定范圍內(nèi)選擇，由一階貝塞爾函數(shù)^的符號決定。由于一階貝塞爾函數(shù)的符號呈現(xiàn)震蕩變化，因而孔的半徑也可有多種選擇。本發(fā)明通過對上述傳統(tǒng)光子篩理論的研究，提出了將光子篩進行分區(qū)設(shè)計的技術(shù)方案。每一區(qū)域相應(yīng)環(huán)帶的位置由上面(1)和(2)的相干增強或相消決定，而環(huán)帶上小孔孔徑可按比例放大，并結(jié)合環(huán)帶合并，如圖2所示。下面結(jié)合一個分為三個區(qū)域的典型新型結(jié)構(gòu)光子篩為例說明設(shè)計原理。一種典型的新型結(jié)構(gòu)大面積光子篩，其具有(1)、新型光子篩每一環(huán)帶周期上小孔數(shù)目為/(0.4w2/4/，其中4^V^為傳統(tǒng)光子篩第ii環(huán)的小孔個數(shù)，/(o是一個隨^變化的髙斯分布密度函數(shù)(/(r")=_rL=e^L^i)(髙斯分布函數(shù)有壓低光子篩焦平面上光強分布旁瓣的作用，從而從根本上提髙成像對比度)，這些小孔等弧長間隔分布在光子篩環(huán)帶上(這樣最大限度上離間了每兩孔之間的間距，降低了制作過程中的相對誤差)。(2)、新型光子篩沿半徑方向由內(nèi)向外分為三個區(qū)域。新型光子篩第n環(huán)的位置對應(yīng)于傳統(tǒng)光子篩第m環(huán)的位置滿足以下關(guān)系7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其中氣=^為傳統(tǒng)光子篩小孔直徑，A是工作波長，/是新型光子篩的焦距，/^是環(huán)帶小孔中心到光子篩焦點的距離，/;是第ii環(huán)帶到光子篩中心的距離?？梢钥闯鰠^(qū)域l中，小孔孔徑放大為傳統(tǒng)孔徑的1.5倍。區(qū)域2中，小孔孔徑放大到傳統(tǒng)孔徑的4倍。區(qū)域3中，小孔孔徑放大到傳統(tǒng)孔徑的6倍。如圖2所示，傳統(tǒng)的光子篩小孔孔徑隨著環(huán)帶序數(shù)的增加，小孔孔徑逐漸減小，而新型結(jié)構(gòu)光子篩在我們設(shè)計的環(huán)帶區(qū)域內(nèi)被放大，這樣提髙了整個光子篩最小孔徑的大小，從而解決的工藝上最小限度的限制問題。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1.本發(fā)明通過對成像機理的理解，將大口徑光子篩分成若干區(qū)域，對每個區(qū)域內(nèi)的小孔孔徑(特別是外環(huán)小孔孔徑很小的區(qū)域)按一定比例放大(比例系數(shù)可通過理論計算得到最優(yōu)值)，并結(jié)合環(huán)帶的合并，使得光子篩的小孔孔徑，特別是在外圍的小孔尺寸放大，突破常規(guī)加工工藝的影響，從而解決光子篩因為工藝最小線度限制難以做成大口徑的難題，從根本上提高光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。2.本發(fā)明同時還結(jié)合優(yōu)化每一環(huán)帶上小孔的密度調(diào)制函數(shù)/(;),實現(xiàn)和優(yōu)化焦平面上光場分布，壓低旁瓣能量，減小主峰寬度，同時也可降低各個環(huán)帶上小孔的數(shù)目，為光子篩的高分辨率成像，超細光束，高成像對比度提提供了有力研究手段，使得設(shè)計制造出優(yōu)質(zhì)大口徑光子篩更為方便。圖1(a)是一直觀的20環(huán)光子篩圖，圖1(b)是一典型的傳統(tǒng)光子篩隨環(huán)帶序數(shù)的示意圖，由于制圖關(guān)系把每一環(huán)帶寬度畫成等寬度(實際是隨著環(huán)帶序數(shù)增加，小孔逐漸減小)。圖2是新型光子篩環(huán)帶周期分區(qū)寬度隨環(huán)帶序數(shù)的示意圖。圖3是實施例一中傳統(tǒng)光子篩和新型光子篩的小孔孔徑隨環(huán)數(shù)變化對比圖。圖4是實施例一中光子篩在焦平面上沿X軸歸一化光強的線性分布圖。圖5是實施例一中光子篩在焦平面上沿X軸歸一化光強的對數(shù)分布圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例一一種新型結(jié)構(gòu)的光子篩，口徑=100附附，焦距f=500mm,工作波長義=632.8"附。若采用傳統(tǒng)光子篩的設(shè)計方法，制備本實施例要求的光子篩將有3940環(huán)帶周期，最小小孔直徑為0.00318mm,如圖3所示。這些參數(shù)顯然對目前的制造工藝構(gòu)成了極大的挑戰(zhàn)。本實施例如圖2所示，光子篩分為三個區(qū)域，<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其中w"-i為合并前光子篩小孔孔徑(三個區(qū)域小孔孔徑分別放大到原2d來的1.5、4、6倍)，A是工作波長，f是新型光子篩的焦距，,'是每環(huán)小孔中心到光子篩焦點的距離，""是低ii環(huán)帶到光子篩中心的距離。由此獲得的光子篩環(huán)帶周期數(shù)將縮褲到977環(huán)，最小小孔直徑將放大到0.01905mm(傳統(tǒng)小孔孔徑的6倍)，再結(jié)合高斯密度調(diào)制函數(shù)/("，最終減少了小孔在每個環(huán)帶周期上面的數(shù)目，大大降低了加工難度。圖4(線性)和圖5(對數(shù))是我們根據(jù)理論解析式理論上模擬出來的在焦平面f=500mm處的光強沿x軸分布結(jié)果?？梢院苊黠@的看出在焦平面上產(chǎn)生了光束聚焦。聚焦光束半徑僅為0.0125mm，并且旁瓣壓制很低達10—^數(shù)量級，從而實現(xiàn)了髙分辨率高對比度成像。本實施例中，所述密度函數(shù)為高斯函數(shù),參數(shù)CT,，p,C以及h都通過對焦平面處光強的主峰半髙寬以及次峰髙度的平方和進行差值最小值優(yōu)化得到，優(yōu)化目的是減小焦平面處光強的主峰半高寬,降低次峰髙度。經(jīng)過優(yōu)化得(T,=1.505，Ai=0，^=0.8以及"2.75。實施例二對/=500^,D=50,義=632,8"7的光子篩，采用本發(fā)明的光子篩設(shè)計方案。采用髙斯密度調(diào)制函數(shù)，經(jīng)過計算，m=987環(huán)分為3個區(qū)，分區(qū)后環(huán)數(shù)ii為159，合并周期分別為3，5，8如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>經(jīng)過優(yōu)化得o",=1.505，/i=0，c=0.8以及/^=2.75采用新型設(shè)計方案最小小孔直徑由原來的63.28um變?yōu)?79.07um。實施例三對/=500附,"=50附《7,幾=405,的光子篩，我們使用新型光子篩設(shè)計方案。采用韋伯密度調(diào)制函數(shù)，經(jīng)過計算，1=1542環(huán)分為4個區(qū)，分區(qū)后環(huán)數(shù)n為219，合并周期分別為3，5,8,IO如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>本實施例中，所述密度函數(shù)為韋伯函數(shù)，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>參數(shù)Cf，c以及h都通過對焦平面處光強的主峰半高寬以及次峰髙度的平方和進行差值最小值優(yōu)化得到，優(yōu)化目的是減小焦平面處光強的主峰半髙寬，降低次峰髙度經(jīng)過優(yōu)化得《=5，；8^=2000,c=100,A=263采用新型設(shè)計方案最小小孔直徑由原來的4.05nm變?yōu)?8.2um。權(quán)利要求1.一種大面積光子篩，直徑為D，由帶有環(huán)帶狀分布的小孔的薄片構(gòu)成，其特征在于所述環(huán)帶的分布沿光子篩半徑方向由內(nèi)向外分為G個區(qū)域，G為≥2的整數(shù)，在第L區(qū)域，其中L為1至G的整數(shù)，將對應(yīng)的菲涅爾波帶的環(huán)帶數(shù)序號用mL表示；光子篩第L個區(qū)域，滿足以下表達式第L區(qū)域的環(huán)數(shù)序號n滿足N(L-1)+1≤n≤NL，其中NL為第L區(qū)域的終了環(huán)數(shù)，第n小環(huán)對應(yīng)菲涅爾波帶片的環(huán)數(shù)mL(n)滿足遞歸表達式mL(n)＝mL-1(N(L-1))+bL·(n-N(L-1))，當L＝1時，N0＝0，m0(0)＝1；bL為合并環(huán)數(shù)，即對應(yīng)菲涅爾波帶片bL個環(huán)的寬度合并成光子篩相應(yīng)區(qū)域內(nèi)一環(huán)的寬度，bL≥2，且相鄰區(qū)域中，處于外圍的區(qū)域的bL值大于處于內(nèi)部的區(qū)域的bL值；當n＝NL時，滿足<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>b</mi><mi>L</mi></msub><mi>&beta;</mi><mfrac><msub><mi>f</mi><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub></msub><mrow><mn>2</mn><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>s</mi><mi>n</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>s</mi><mn>0</mn></msub></mrow><msup><mi>&sigma;</mi><mn>2</mn></msup></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo>&le;</mo><mn>1</mn></mrow>]]></math>id="icf0001"file="A2009100336660002C1.tif"wi="43"he="10"top="126"left="30"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>其中<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>&beta;</mi><mo>=</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>kd</mi><mn>1</mn></msub><msub><mrow><mn>2</mn><mi>f</mi></mrow><mn>1</mn></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0002"file="A2009100336660002C2.tif"wi="23"he="10"top="126"left="85"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>sn＝rn2，<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>r</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msqrt><msub><mrow><mn>2</mn><mi>m</mi></mrow><mi>L</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>f</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>&lambda;</mi><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub><msup><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>&CenterDot;</mo><msup><mi>&lambda;</mi><mn>2</mn></msup></msqrt><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0003"file="A2009100336660002C4.tif"wi="60"he="7"top="127"left="129"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths><mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><mi>&sigma;</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>D</mi><mn>4</mn></mfrac><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0004"file="A2009100336660002C5.tif"wi="13"he="9"top="140"left="20"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>f1＝f+λ，<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>d</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mo>&CenterDot;</mo><mi>&lambda;</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>;</mo></mrow>]]></math>id="icf0005"file="A2009100336660002C6.tif"wi="18"he="9"top="140"left="59"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>f是光子篩的焦距，λ是光子篩的工作波長，<mathsid="math0006"num="0006"><math><![CDATA[<mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>&pi;</mi></mrow><mi>&lambda;</mi></mfrac><mo>;</mo></mrow>]]></math>id="icf0006"file="A2009100336660002C7.tif"wi="14"he="8"top="140"left="176"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>當Jinc(kanrn/Qn)＞0時，<mathsid="math0007"num="0007"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>f</mi><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub></msub><mo>=</mo><mi>f</mi><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub><mo>&CenterDot;</mo><mi>&lambda;</mi><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0007"file="A2009100336660002C8.tif"wi="29"he="4"top="153"left="68"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>Jinc(kanrn/Qn)＜0時，<mathsid="math0008"num="0008"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>f</mi><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub></msub><mo>=</mo><mi>f</mi><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub><mo>+</mo><mn>0.5</mn><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>&lambda;</mi><mo>;</mo></mrow>]]></math>id="icf0008"file="A2009100336660002C9.tif"wi="41"he="4"top="153"left="146"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>Jinc函數(shù)定義為Jinc(x)＝J1(x)/(x)，J1(x)為一階貝塞爾函數(shù)；小孔半徑an為<mathsid="math0009"num="0009"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>a</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msqrt><msub><mi>s</mi><mi>n</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>d</mi><mi>n</mi></msub></msqrt><mo>-</mo><msqrt><msub><mi>s</mi><mi>n</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>d</mi><mi>n</mi></msub></msqrt></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0009"file="A2009100336660002C10.tif"wi="44"he="10"top="174"left="20"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>其中<mathsid="math0010"num="0010"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>d</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mrow><mn>2</mn><mi>f</mi></mrow><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub></msub><mi>k</mi></mfrac><mo>{</mo><mi>L&pi;</mi><mo>-</mo><mi>arcsin</mi><mo>[</mo><msub><mi>b</mi><mi>L</mi></msub><mi>&beta;</mi><mfrac><msub><mi>f</mi><msub><mi>m</mi><mi>L</mi></msub></msub><msub><mrow><mn>2</mn><mi>f</mi></mrow><mn>1</mn></msub></mfrac><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>s</mi><mi>n</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>s</mi><mn>0</mn></msub></mrow><msup><mi>&sigma;</mi><mn>2</mn></msup></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>}</mo><mo>;</mo></mrow>]]></math>id="icf0010"file="A2009100336660002C11.tif"wi="83"he="10"top="175"left="78"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>Qn為像點到位于光子篩第n環(huán)微孔中心的光程；每一環(huán)帶上的小孔數(shù)目為f(rn)·4πrn2/λf，其中f(rn)是一個隨rn變化的密度函數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的大面積光子篩，其特征在于所述密度函數(shù)為高斯函數(shù)，V2/rCT/參數(shù)CT,,P，C以及h都通過對焦平面處光強的主峰半高寬以及次峰高度的平方和進行差值最小值優(yōu)化得到。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的大面積光子篩，其特征在于所述密度函數(shù)為韋伯函數(shù)，參數(shù)a，；8,,c以及h都通過對焦平面處光強的主峰半高寬以及次峰髙度的平方和進行差值最小值優(yōu)化得到。韋伯函數(shù)還包括正弦函數(shù)，sinc函數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的大面積光子篩，其特征在于所述小孔等弧長間隔分布在光子篩環(huán)帶上。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的大面積光子篩，其特征在于所述小孔隨機不重疊分布在光子篩環(huán)帶上。全文摘要本發(fā)明公開了一種大面積光子篩，由帶有環(huán)帶狀分布的小孔的薄片構(gòu)成，其特征在于所述環(huán)帶的分布沿光子篩半徑方向由內(nèi)向外分為G個區(qū)域，每個區(qū)域相對于菲涅爾波帶片的環(huán)帶進行合并，相應(yīng)增大對應(yīng)的小孔半徑；并對每個環(huán)帶上的小孔分布數(shù)目進行優(yōu)化。本發(fā)明通過對成像機理的理解，將大口徑光子篩分成若干區(qū)域，對每個區(qū)域內(nèi)的小孔孔徑按一定比例放大，并結(jié)合環(huán)帶的合并，使得光子篩的小孔孔徑，特別是在外圍的小孔尺寸放大，突破常規(guī)加工工藝的影響，從而解決光子篩因為工藝最小線度限制難以做成大口徑的難題，從根本上提高光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。文檔編號G02B27/42GK101587198SQ20091003366公開日2009年11月25日申請日期2009年6月5日優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日發(fā)明者王欽華,陳志峰申請人:蘇州大學(xué)