[发明专利]电磁波传播结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁波传播结构，更具体地说，本发明涉及一种超越衍射 极限并提高引入了该电磁波传播结构的光学系统的分辨率和精度的电磁波传播 结构。

背景技术

电磁波技术，特别是，光学技术，是在诸如医学检查、精确测量、半导体 工业等的高技术行业中最广泛采用的基本技术之一。因此，寻找提高光学技术 的分辨率和精度的方法正是学术界和工业界的努力目标。

光的特性受衍射极限的限制，衍射极限限制角散射(衍射角的正弦(sinθ)) 和光束宽度(2w)的乘积的最小值。当前，光学系统中对聚焦光斑可以实现的 最高分辨率约为入射光束波长的0.61倍(1-D波长的一半)。通过超越该衍射 极限，可以使光聚焦为其大小远小于该光的波长的光斑，从而提高光学系统的 分辨率和精度。

当前，提高光学分辨率的方法有三种，它们是：减小该光束的波长、增大 该光束通过其传播的光学介质的折射率以及采用利用最大光锥半角的光学透 镜。这3种方法中，降低该光束的波长的方法产生最显著的效果，因此，也是 最广泛采用的方法。例如，在半导体制造过程中采用的光蚀刻和光刻方法中， 将曝光和显影使用的光束的波长缩短到紫外光的波长范围内。然而，该方法的 问题在于，增加了进一步缩短波长以及相应制造技术的难度，而且增加了建立 相应设施所需的成本，这些甚至成为相关技术领域进步的瓶颈。

因此，为了提高光学系统的分辨率和精度，如何超越限制各种光学应用的 衍射极限成为要应对的挑战。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够提高光学系统中的分辨率和精度的电 磁波传播结构。

根据本发明的一个方面，提供了一种适合用于电磁波传播系统的电磁波传 播结构。该电磁波传播系统包括波发射模块和波接收模块，具有某个波长的电 磁波适合在波传播方向从该波发射模块传播。该电磁波传播结构包括：主体， 其表面能够阻止该电磁波传播，而且它包括入射端和在该波传播方向对着该入 射端的出射端。该主体形成了两个波传播通路，这两个波传播通路互相之间分 离开的距离不大于该电磁波的波长。每个波传播通路从该入射端延伸到该出射 端，而且其内部尺寸不大于该电磁波的波长的一半。该电磁波传播结构适合使 电磁波通过该波传播通路从该波发射模块传播到该波接收模块，以将它聚焦为 其光斑尺寸小于该电磁波的波长的一半的光斑。

本发明的另一个目的是提供一种适合产生超准直光束的电磁波传播结构。

根据本发明的另一个方面，提供了一种适合用于电磁波传播系统中的电磁 波传播结构。该电磁波传播系统包括波发射模块，具有某个波长的电磁波适合 在波传播方向从该波发射模块传播。该电磁波传播结构包括：主体，其表面能 够阻止该电磁波传播，而且它包括入射端和在该波传播方向对着该入射端的出 射端。该主体形成了两个波传播通路，这两个波传播通路互相之间分离开的距 离不大于该电磁波的波长，每个波传播通路从该入射端延伸到该出射端，而且 其内部尺寸不大于该电磁波的波长的一半。该主体在该波传播方向确定中轴。 每个波传播通路分别在该主体的入射端具有入射口，在该主体的出射端具有出 射口，而且具有在该入射口与出射口之间延伸的内部部分，该内部部分确定平 行于该中轴的中心线，而且其内部尺寸不大于该出射口的内部尺寸。该波传播 通路的内部部分相对于该中轴对称，每个波传播通路的出射口相对于相应的一 个该波传播通路的中心线对称。在该出射端上，该主体进一步形成多个周期性 布置的凹槽。每个凹槽的内部尺寸均不大于该电磁波的波长的一半。该凹槽中 的相邻凹槽互相之间分离开的距离不大于该电磁波的波长。

至少设置每个凹槽的内部尺寸和深度以及该凹槽中相邻凹槽之间的距离 之一，以使该电磁波传播结构适合使电磁波通过该波传播通路从该波发射模块 传播，以在该中轴附近重叠并继续作为超准直光束传播。

附图说明

根据下面参考附图对优选实施例所做的详细描述，本发明的其他特征和优 点显而易见，其中：

图1是根据本发明的电磁波传播结构的第一优选实施例的示意图；

图2是示出对第一优选实施例获得的z向磁场的模拟结果的磁场强度图；

图3是示出对第一优选实施例获得的y向电场的模拟结果的电场强度图；

图4是示出对第一优选实施例获得的y向极化电流的模拟结果的电流强度 图；