中文摘要：

光子筛能够有效的抑制光轴方向的高阶衍射和横向旁瓣效应，改善成像对比度，得到更为锐利的焦点，在高分辨率成像、超细线宽光刻技术方面有着非常好的应用前景。但是目前光子筛都为振幅型，衍射效率只有35%左右，不利于实际应用，特别是在高分辨率成像上的应用。结合光子筛与二元衍射光学元件，提出一种新型的具有更高衍射效率的光子筛- - 二元光子筛，这种光子筛是在对应菲涅尔透光环带及不透光环带上都分布大量透光小孔，而分布在透光环带与不透光环带上的小孔有π位相差。研究二元光子筛的设计理论方法；根据设计指标设计二元光子筛，通过多次光刻、蚀刻等微加工工艺加工制二元光子筛样品；根据制作的二元光子筛，研究二元光子筛在高分辨系统中的应用；并对研制的采用二元光子筛的高分辨率系统展开如衍射效率、成像分辨率等特性测试。

结论摘要：

光子筛是将菲涅尔波带片中的透光环带用随机分布的大量透光的小孔来代替的一种衍射光学元件。相对于菲涅尔波带片，光子筛上的小孔在对应的菲涅尔透光环带区域的随机分布，能够有效的抑制光轴方向的高阶衍射和横向的旁瓣效应，改善成像对比度，可以得到更为锐利的焦点，而且相对于传统的菲涅尔波带片和二元衍射元件最外围环带宽度受加工工艺能力限制，光子筛外围区域（对应的菲涅尔环带通常为环带宽度接近加工工艺极限的环带）可以用大于对应菲涅尔环带宽度的小孔来替代，可以放宽对加工工艺的要求，对于相同的工艺条件可以获得更大光焦度。光子筛的这些特性使得它在高分辨率成像、超细线宽光刻技术方面有着非常好的应用前景。本课题通过将二元衍射光学元件与光子筛相结合，用圆形的小槽或凸台替代圆孔的方式，来得到具有更高衍射效率的二元光子筛。振幅型光子筛中的圆孔，与位相型二元元件台阶上的小槽，在光波传输中都起到位相改变的作用，故二元元件台阶上的小槽等同于光子筛中的圆孔，小槽的作用完全相当于光子筛中的圆孔。二元光子筛既可继承光子筛的优点，又具有二元光学元件高衍射效率的特点，能在高分辨率光学成像中发挥其优势。利用二元光学元件加工工艺，如光刻、蚀刻等工艺，来完成二元光子筛的设计加工。我们通过在理论上深入研究，完成二元光子筛的优化设计，根据设计指标设计二元光子筛，通过多次光刻、反应离子蚀刻等微加工工艺制作出二元光子筛；并对制作的二元光子筛，展开如衍射效率、透射波前等特性测试。