近日，中科院上海光學精密機械研究所信息光學與(yu) 光電技術實驗室周常河課題組發明了一種新型衍射光學器件——達曼波帶片(DZP)，並基於(yu) 此器件，發明了三維達曼光柵。該光柵可將通常透鏡的一個(ge) 焦點轉換成三維焦點陣列，稱之為(wei) 三維達曼陣列。該項工作發表在美國光學學會(hui) 期刊Applied Optics 51, 1619-1630 (2012)上，並入選Virtual Journal for Biomedical Optics(VJBO)。

傳(chuan) 統的透鏡對單束激光束來講隻會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 聚焦光斑。菲涅爾波帶片是一種可以產(chan) 生軸向多焦點的重要光學元件。然而，在實際應用中，菲涅爾波帶片產(chan) 生的軸向多焦點的強度分布不均勻，且主要能量集中在主焦點上，因而菲涅爾波帶片結構並不能提供一種實用的軸向多焦點係統。

該課題組發明的這種新型波帶片結構DZP，通過將達曼相位編碼的思想引入到二元相位波帶片結構中，從(cong) 而可以在透鏡的聚焦後場產(chan) 生一係列等強度、均勻間隔分布的軸向聚焦光斑陣列，突破了傳(chuan) 統菲涅爾波帶片軸向焦斑能量分布不均勻的固有缺陷，是與(yu) 傳(chuan) 統菲涅爾波帶片屬於(yu) 同一類型、相互並列的重要基礎衍射光學元件，在軸向並行激光處理和大景深成像等係統中有重要的實用價(jia) 值。

該課題組研究人員指出，結合這種達曼波帶片和另一個(ge) 二維達曼光柵，可以在透鏡的後場實現按照規則晶格結構排布的聚焦光斑三維陣列，即三維達曼陣列。研究人員通過實驗，在一個(ge) NA0.13和一個(ge) NA0.66物鏡的聚焦後場分別實現了5×5×5和6×6×7聚焦光斑陣列。這種按照規則晶格結構排布的三維達曼陣列在三維激光直寫(xie) 光刻、三維光存儲(chu) 、並行光學粒子操控等方麵有廣泛的應用前景。

這種高數值孔徑透鏡下產(chan) 生聚焦光斑的三維達曼陣列是上海光機所餘(yu) 俊傑博士在導師周常河研究員的指導下首次實現的。餘(yu) 俊傑博士在畢業(ye) 論文中詳細論述了其發明的達曼波帶片、螺旋達曼波帶片等一係列新型衍射光學元件的原理與(yu) 設計加工流程，解決(jue) 了三維達曼陣列的設計問題，為(wei) 其在高數值孔徑透鏡下的廣泛應用奠定了基礎。