具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1示出了本申请一实施方式中的平面衍射透镜10，其用于产生超越衍射极限的线光源，该平面衍射透镜10包括基底100及金属薄膜200。如此，基底100是采用透光的材料制作而成，最常见的是采用二氧化硅制作而成，此外，基底100的形状也是不限定的，可以是方形、椭圆形、圆形等。金属薄膜200则是采用不透光的材料制作而成，例如钛、银、铬、铝等不透光的金属材料。

图1示出了本申请一实施方式中的金属薄膜200，该金属薄膜200覆盖于基底100的一面，金属薄膜200具有位于基底100两侧且对称分布的半环带组210，位于基底100一侧的半环带组210与位于基底100另一侧的半环带组210之间有切角θ(切角θ即图2所示的200a标识)，两组半环带组210均包括若干层同心椭圆半环带211，相邻两层同心椭圆半环带211间均间隔一层能够透光的空气层212。如此，当光线从光路模组射出照射至平面衍射透镜10时，依靠上述结构，射出的光线就能够形成超越衍射极限的线光源。

图2示出了本申请一实施方式中的同心椭圆半环带211，该同心椭圆半环带211具有长轴CR和短轴R，每一层同心椭圆半环带的长轴CR与每一层同心椭圆半环带的短轴R比值范围均是[1.1～1.4]。如此，要强调的是，每一层同心椭圆半环带211都均有长轴CR和短轴R。

图1示出了本申请一实施方式中的位于最外侧的同心椭圆半环带211，该位于最外侧的同心椭圆半环带211的短轴长度范围是50μm。

图2示出了本申请一实施方式中的切角θ，该切角θ范围是[0°，60°]。如此，当切角θ的大小等于0°时，位于一侧的各同心椭圆半环带211会与位于另一侧的各同心椭圆半环带211一一对应连接，一侧的同心椭圆半环带211与另一侧的同心椭圆半环带211会连成一体。当切角θ的大小不等于0°时，例如切角θ的大小等于60°，则位于一侧的各同心椭圆半环带211不会与位于另一侧的各同心椭圆半环带211一一对应连接，即不会连成一体。

图1示出了本申请一实施方式中的半环带组210，该半环带组210包括40层同心椭圆半环带211。如此，要强调的是，两组半环带组210的数量是一致的，即两组半环带组210均包括40层同心椭圆半环带211。为了简化视图展示，图1、图2及图4所示出的平面衍射透镜10的同心椭圆半环带211并未显示出40层同心椭圆半环带211。

图1示出了本申请一实施方式中的同心椭圆半环带211，该同心椭圆半环211的环带宽度范围是[400nm，900nm]。如此，要强调的是，每一层同心椭圆半环带211的宽度范围均是[400nm，900nm]。

如此，结合上述结构对本申请的平面衍射透镜10的具体工作原理进行详细说明，当光线照射至平面衍射透镜10时，由于结构不对称性的引入，则原有的聚焦焦斑有沿椭圆长轴方向延展而形成线聚焦的趋势。根据设置的非圆对称型平面衍射透镜长短轴之比的条件下，基于矢量衍射理论，通过优化各环的环带宽度和位置，从而可以调控远场焦平面上的横向光针在长度方向满足要求，且宽度在衍射极限以下。为保证横向光针在长度方向的均匀性，在优化过程中，给设计的非圆对称型平面衍射透镜引入沿X轴方向，关于Y轴对称的切角。这样的设计可以有效抑制在设计优化过程中，衍射结构在设定的焦平面的远场附近生成的与焦平面横向光针相正交的次级聚焦光场，同时有利于对横向光针的均匀性的优化。

要强调的是，本申请的平面衍射透镜10，其每一层同心椭圆半环带211的长轴与短轴的比值、切角θ范围、每一层同心椭圆半环带211的宽度范围及同心椭圆半环带211的环数都可以根据实际情况灵活设计，本申请所列举的数值范围，是在实验过程中证明能够让经过平面衍射透镜10的光束能够在焦平面产生均匀亚波长横向光针光场(线光源)。本申请的平面衍射透镜10与传统平面衍射透镜相比，菲涅尔波带片等传统衍射透镜的光场调控特性只能实现在远场焦平面上获得聚焦点，而且焦点的横向尺寸受限于衍射极限，本发明提出的平面衍射透镜，可以在设计的焦平面上实现线光源，线光源的长度可以根据实际情况灵活变化，是线光源的宽度可以突破衍射极限的限制，当平面衍射透镜10应用在光学成像系统时，能够提高光学成像系统的扫描速度。此外，现有的商用光学成像系统产生线光源的方式是使用柱面镜和显微物镜，光学成像系统复杂，成本高，且线光源的宽度受限于衍射极限，使得成像分辨率受衍射极限的制约，本发明中提出的平面衍射透镜，可以用单一平面衍射透镜获得线光源，结构简单，且线光源的宽度可以超越衍射极限的限制，从而使光学成像系统获得超分辨的光学成像能力。

请参阅图3，下面介绍一种一种制造平面衍射透镜的方法，包括以下步骤：

步骤S71、使基底100的一面覆盖一层光刻胶层30。

如此，基底100采用的是透光的材料制作而成的物质，考虑到基底100的成本及性能，基底100可采用二氧化硅材料进行制作。首先让基底100的一面覆盖一层光刻胶层30，可采用旋涂匀胶的方式使基底100的一面覆盖一层光刻胶层30，以2000转/秒的速度使基底100覆盖具有一定厚度的光刻胶层30，光刻胶层30是后续需要刻蚀的层级结构，光刻胶层30的实际厚度可以根据实际情况灵活选择，优选厚度范围是260nm～280nm。

步骤S72、对光刻胶层30图形化处理，刻蚀掉部分光刻胶层30，剩余的光刻胶层30于位于基底100两侧的位置处形成对称分布的待剥离半环带组31，位于基底100一侧的待剥离半环带组31与位于基底100另一侧的待剥离半环带组31之间有切角θ，两组待剥离半环带组31均包括若干同心椭圆待剥离半环带31a，相邻两层待剥离半环带31a间均具有间隔，得到待镀件。

如此，将覆盖有一层光刻胶层30的基底100置于真空无尘环境内，采用电子束直写对光刻胶层30进行图形化处理(图形化处理是根据预设图像对光刻胶层30进行图形化处理)，化学显影刻蚀掉部分光刻胶层30，剩余的光刻胶层30会在基底100的两侧形成对称分布的待剥离半环带组31，位于基底100一侧的待剥离半环带组31与位于基底100另一侧的待剥离半环带组31之间有切角θ(切角θ即图2所示的200a标识)，每一组待剥离半环带组31均包括若干同心椭圆待剥离半环带31a(若干同心椭圆待剥离半环带31a是后续需要从基底剥离的部分)，且相邻两层待剥离半环带31a间均具有间隔，此时就得到了待镀件。

步骤S73、对待镀件镀膜，以使待镀件的一面覆盖一层金属薄膜层，得到待剥离件。

如此，得到待镀件后，采用镀膜工艺对待镀件进行镀膜，以使待镀件的一面覆盖一层金属薄膜200，金属薄膜200本身是不透光材料制作而成的，要强调的时，镀膜后，基底100上会覆盖有一层金属薄膜200，每一同心椭圆待剥离半环带的顶部上也都会覆盖一层金属薄膜200。

步骤S74、以预设静置时长将待剥离件静置于剥离液内，每一层同心椭圆待剥离半环带31a会自动从基底100上脱落一一对应形成空气层212，相邻两层空气层212间均间隔一层同心椭圆半环带211。

如此，得到待剥离件后，把待剥离件静置在装载有剥离液的容器内，静置时长优选为10h～12h，每一层同心椭圆待剥离半环带31a就会在剥离液的作用下一一对应脱落，脱落下来的同心椭圆待剥离半环带31a底部对应的位置由于没有覆盖有金属薄膜200，脱落下来的同心椭圆待剥离半环带31a就会在对应位置处形成空气层212，而相邻两层空气层212之间覆盖有金属薄膜200，相邻两层空气层212之间的金属薄膜200即是对应的同心椭圆半环带211。

经过步骤S71～步骤S74之后，就可以制造出来如图1所示的平面衍射透镜10，该平面衍射透镜10能够产生超越衍射极限的线光源(线光源即横向光针光场)。

图5所示的是产生横向亚波长光针光场的平面衍射透镜10的结构示意图，此平面超透镜采用平面衍射透镜10结构，并且引入了沿X轴方向、关于Y轴对称的切角θ。从图5可以看出，当入射波长为633nm时，可在远场产生均匀的亚波长横向光针光场(线光源)。

图6为平面衍射透镜10在不同的长短轴比例值的条件下，其在焦平面上的二维光场强度分布的模拟结果。由图6可以看出，随着长短轴比值的增大，横向光针光场的长度会增加，但是强度会明显减弱。

图7为引入不同切角θ后的平面衍射透镜10的光场分布图。图7中的平面衍射透镜10分别引入0°、20°、40°、60°的切角θ，然后对其光场进行模拟计算，对比结果可以发现，引入切角θ可以对远场产生的次级聚焦光场产生明显的抑制，且在引入60°切角θ后，次级聚焦光场强度基本消除，因此，要想消除掉次级聚焦光场，切角θ的优选值是60°。

图3和图4为平面衍射透镜10的加工流程图。Ⅰ～Ⅳ对应的工序分别是旋涂匀胶、电子束直写、镀膜、剥离。制造出来的平面衍射透镜10的每一组半环带组210均包括40层同心椭圆半环带211，位于最外侧的同心椭圆半环带211的长轴与位于最外侧的同心椭圆半环带211的短轴比值为1.2，且引入60°的切角θ，最外侧的同心椭圆半环带211短轴尺寸为50μm。

图8为设计加工的平面衍射透镜10的光场信息图。图(a)、(b)分别为模拟结果和实验结果，其中图(Ⅰ)、图(Ⅱ)分别表示焦平面处的二维光场分布和沿光轴的纵向光场分布结果。通过对比可以看出，实验结果与模拟结果基本一致。图(c)、(d)显示的是沿图(a)、图(b)的虚线方向的一维光场分布信息，沿光针方向的中心光场强度最大处的特征尺寸由实验表征测得为0.46λ/NA，与模拟结果0.45λ/NA的误差在可以允许的范围内，并且超越衍射极限。观察其轴向一维光场信息不难看出，该平面衍射透镜10能在我们预先设计的沿光轴方向30μm处产生聚焦光场，且次级聚焦光场强度也得到了有效的抑制。图(e)、图(f)为焦平面处横向光针光场的均匀度及沿光针方向上的各点纵向特征尺寸的表征图。由此可以看到，该平面衍射透镜10可以在远场焦平面产生长度约为4μm的均匀光针光场，且沿该方向上的各点的纵向特征尺寸(全高半宽)明显小于瑞利判据下的衍射极限聚焦光斑尺寸。综上，设计加工的平面衍射透镜10在远场实现了超越衍射极限的均匀光针光场(即平面衍射透镜10在远场实现了超越衍射极限的线光源)。

本申请还保护一种光学成像系统，其包括光路模组和如上的平面衍射透镜10，光路模组用于产生照射至平面衍射透镜10的光线上，平面衍射透镜10用于产生超越衍射极限的线光源。

还需要强调的是，把本申请的平面衍射透镜10应用在其他设备、装置来产生超越衍射极限的线光源，也落入至本申请的保护范围内。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。