[发明专利]一种菲涅尔波带片的设计方法、制作方法和设计装置

说明书

本发明涉及光学器件技术领域，具体涉及一种菲涅尔波带片的设计方法、制作方法和设计装置。该方法包括：对菲涅尔波带片进行结构建模，获得菲涅尔波带片模型；计算菲涅尔波带片模型在空间内的第一光强分布；确定焦点中心位置；获得菲涅尔波带片模型的衍射效率；判断菲涅尔波带片模型的衍射效率是否满足设计要求；若否，则更新设定结构参数，并重复以上步骤；若是，则将设定结构参数作为优化后的设定结构参数。本发明创新地使用时域有限差分法来搭建真实的菲涅尔波带片模型，模拟出真实的菲涅尔波带片的工作环境，从而仿真出菲涅尔波带片的缺陷对其衍射现象的影响，通过反复的参数调整更新，进而获得了符合设计要求的菲涅耳波带片。

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，具体涉及一种菲涅尔波带片的设计方法、制作方法和设计装置。

背景技术

X射线显微镜是一种无损三维成像的成像工具，可以快速、准确且无损地呈现具有纳米级分辨率的完整内部三维结构，在诸如集成电路器件微结构、材料和生命科学等科技领域均有应用。菲涅耳波带片是X射线显微镜的核心元件，菲涅耳波带片的性能关系到X射线显微镜的成像质量。而作为一种重要的菲涅耳波带片的性能参数，如何准确获取菲涅耳波带片的衍射效率，就对菲涅耳波带片的优化设计显得意义重大了。

但是，当前菲涅耳波带片在理论分析仍存在许多困难。目前，对菲涅耳波带片的理论分析一般采用几何几何光学法和耦合波理论。几何光学法在计算大高宽比的菲涅耳波带片时会产生数据失真，也无法精确模拟菲涅耳波带片的实验测试环境，使得后续数据处理和性能改良工作比较困难。而耦合波理论虽然解决了几何光学理论失真的问题，但是它采用无限长光栅近似，不适用于所有的菲涅耳波带片结构，另外耦合波理论难以得到全局的衍射效果，衍射现象不够直观。

因此，如何获得符合设计要求的菲涅耳波带片，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种菲涅尔波带片的设计方法、制作方法和设计装置，以获得符合设计要求的菲涅耳波带片。

本发明实施例提供了以下方案：

第一方面，本发明实施例提供一种菲涅尔波带片的设计方法，所述方法包括：

步骤11，根据设定结构参数，对菲涅尔波带片进行结构建模，获得菲涅尔波带片模型；

步骤12，通过时域有限差分法，计算所述菲涅尔波带片模型在空间内的第一光强分布；

步骤13，根据所述第一光强分布，确定焦点中心位置；

步骤14，根据焦点范围内的电场强度和入射场强，获得所述菲涅尔波带片模型的衍射效率；其中，所述焦点范围是距离所述焦点中心位置设定长度的空间；

步骤15，判断所述菲涅尔波带片模型的衍射效率是否满足设计要求；

步骤16，若否，则根据所述菲涅尔波带片模型的衍射效率，更新所述设定结构参数，并重复步骤11至步骤15；

步骤17，若是，则将所述设定结构参数作为优化后的设定结构参数。

在一种可能的实施例中，所述根据设定结构参数，对菲涅尔波带片进行结构建模，获得菲涅尔波带片模型，包括：

根据所述设定结构参数，建立所述菲涅尔波带片的几何结构；

将设定波长的光源设置到所述菲涅尔波带片的几何结构周围的设定位置处。

在一种可能的实施例中，所述通过时域有限差分法，计算所述菲涅尔波带片模型在空间内的第一光强分布，包括：

设定所述菲涅尔波带片的几何结构的边界条件尺寸和边界条件；

根据所述菲涅尔波带片的几何结构，设定仿真空间区域；

在所述仿真空间区域中添加若干个栅格；