光子篩優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真研究.pdf

1、本研究論文對(duì)光子篩這一新型光學(xué)元件做了深入的探討。光子篩是一種新型的衍射光學(xué)元件。它可以對(duì)軟X射線和極紫外光(EUV)進(jìn)行聚焦，其聚焦光斑直徑非常小，具有超瑞利衍射極限的聚焦特性；能有效抑制波帶片聚焦時(shí)的高階衍射和旁瓣效應(yīng)；體積小，重量輕?？杀粦?yīng)用于X射線顯微鏡替代波帶片成為關(guān)鍵元件，應(yīng)用于光刻、超大孔徑空間望遠(yuǎn)鏡、自動(dòng)導(dǎo)航裝置的仿生眼、THz波全息術(shù)等。本文對(duì)光子篩做了比較系統(tǒng)的研究，其研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處可概括為以下幾點(diǎn)： 1

2、、光子篩成像理論分析。利用菲涅爾-基爾霍夫標(biāo)量衍射理論對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)下的光子篩進(jìn)行聚焦分析，推導(dǎo)了光子篩單個(gè)微孔成像表達(dá)式，并對(duì)此表達(dá)式進(jìn)一步進(jìn)行討論，提出光子篩微孔位置及微孔孔徑大小的優(yōu)化方法。 2、光子篩仿真模擬。仿真出了傳統(tǒng)振幅型光子篩示意圖，及其在聚焦平面上的成像模擬圖；優(yōu)化了光子篩微孔分布個(gè)數(shù)，并做了仿真；探究了微孔孔徑與環(huán)帶帶寬比值變化對(duì)聚焦光強(qiáng)的影響；進(jìn)一步討論了光子篩設(shè)計(jì)參數(shù)改變時(shí)，對(duì)聚焦特性的影響。 3、提出了

3、相位型光子篩的設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步提高光子篩的衍射效率，我們?cè)O(shè)計(jì)了相位型光子篩，理論分析和仿真結(jié)果相吻合，相位型光子篩的設(shè)計(jì)使得光強(qiáng)增大為原來的四倍。 4、提出了多波長聚焦功能光子篩的設(shè)計(jì)。對(duì)光子篩的色散特性做了分析評(píng)價(jià)，在器件上分環(huán)形區(qū)域刻寫光孔，設(shè)計(jì)了多波長聚焦的光子篩，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長同時(shí)聚焦，成像效果較好。該設(shè)計(jì)還可以運(yùn)用于可見光-紅外組合光學(xué)系統(tǒng)中。 5、提出了光子篩-軸向掃描光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)光子篩振動(dòng)做了ANSYS分