[发明专利]一种消除色差的波带片结构

说明书

技术领域

本发明涉及二元光学元件涉及技术领域，具体涉及一种用于消除色差的波带片结构。

背景技术

波带片是一种自聚焦衍射光学元件，它由一系列亮暗相间的圆形环带组成。光线通过相邻环带产生π的位相差，通过这种亮暗相间的设计，可以使得光线通过亮环出射的光线位相相同，相互叠加。而位相相反的部分光被遮挡，从而使得整体透过性得到增强。

波带片作为一种衍射光学元件只能对特定波长进行聚焦，色散非常严重，带宽很窄，只有纳米量级。因此，如何消除色差、提高波带片的带宽成为波带片发展的难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明需要解决的技术问题就在于提供一种用于消除色差的波带片结构，能够克服其色散严重、带宽窄的缺点，大大提升其聚焦带宽。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种消除色差的波带片结构，包括：

一个由透光衬底和镀在该透光衬底上的不透光金属薄膜所构成的波带片；以及

一个同口径的透镜；

其中，所述不透光金属薄膜上分布有多个同心透光圆环。

上述方案中，所述同心透光圆环的环带半径为r_m、环带宽度为w_m，其中r_m²＝2mfλ+m²λ²，其中λ为波长，f为焦距，m为圆孔所在环带的环数，最内环为第一环。

上述方案中，所述透光衬底的材料为透光材料。所述透光材料为熔融石英、普通玻璃或有机玻璃。

上述方案中，所述不透光金属薄膜的材料为铬、金、铝或铜。所述不透光金属薄膜的厚度大于60nm。

(三)有益效果

与现有设计方法相比，本发明技术方案产生的有益效果为：

本发明提供的消除色差的波带片结构，其聚焦带宽由纳米量级提高到几十纳米，可以实现对多个波长的色光进行聚焦，克服了色散严重、带宽窄的缺点，大大提升了其聚焦带宽。

附图说明

图1为本发明提供的消除色差的波带片结构的示意图。

图2为普通波带片聚焦效果示意图。

图3为普通透镜聚焦效果示意图。

图4为本发明提供的消除色差的波带片聚焦效果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的这种消除色差的波带片结构，包括一个由透光石英衬底和镀在其上的不透光金属铬薄膜组成的波带片和一个同口径的普通透镜。其中透光衬底的材料还可以为普通玻璃或有机玻璃等透光材料，不透光金属薄膜的材料还可以为金、铝或铜等不透光金属。

如图1所示，图1为本发明消除色差波带片结构示意图，其中上半部分为透镜，下半部分为波带片。波带片由透光石英衬底和镀在其上的不透光金属铬薄膜组成，所述不透光金属薄膜的厚度大于60nm。所述不透光的金属铬薄膜1上分布若干透光同心环带。

所述环带半径为r_m、环带宽度为w_m，其中：

r_m²＝2mfλ+m²λ²；

其中λ为波长，f为焦距，m为圆孔所在环带的环数，最内环为第一环。

波带片和透镜的直径为17.75mm，波带片环带数为370环，对应设计波长为587nm，焦距为0.69m。透镜的材料为ZF4玻璃，对587nm入射光的设计焦距为0.084m。我们采用的入射波长为486nm和656nm。通过这种设计的消除色差波带片可以对这两种波长的入射光都聚焦在同一个平面内。

如图2所示，为普通波带片聚焦效果示意图。由于波带片是衍射元件。对于长波长的光，其焦距较短。因此，对于656nm的红光其焦距比357nm的蓝光短。

如图3所示，为普通透镜聚焦效果示意图。由于透镜是折射元件。对于长波长的光，其焦距较长。因此，对于656nm的红光其焦距比357nm的蓝光长。

如图4所示，本发明所述消除色差波带片聚焦效果示意图。将波带片和透镜组合以后，可以实现对656nm的红光和357nm的蓝光都可以聚焦在同一个平面上。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。