[发明专利]一种能够实现成像功能的多层金属介质膜的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用异质结金属介质薄膜进行超分辨成像的结构，特别涉及一种能够实现成像功能的多层金属介质膜的设计方法。

背景技术

根据阿贝-瑞利判据，成像系统的分辨率受到入射光波长和数值孔径的严格限制，理论上分辨的距离不可能小于1/2波长，显微镜作为一种常用的光学系统，虽然可以用来对微细结构进行近百倍的放大观测，但也要受到分辨极限的限制；这是由于当光入射到物体表面的时候，一部分传播波成分会与物体表面相互作用后向外传播，但还有一些倏逝波成分被束缚在物体表面不能向外传播，远场探测的信息不包含倏逝波成分，从而对物体的分辨能力受到了限制也就是分辨极限，因此超越衍射极限分辨系统的研究在科研、医学、检测等方面均有重要的意义。

目前，有几种方法可以实现超分辨成像，扫描近场光学显微镜(SNOM)(D.W.Pohl，D.Courjon，Near Field Optics，Kluwer，The Netherlands，1993)，近场的superlens(“Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens”；Nicholas Fang，HyesogLee，Cheng Sun，Xiang Zhang.Science 2005，308，534-537)等，近场探测是采用探针探测近场的倏逝波信息，记录信息并通过数据处理来还原物体的表面信息，但由于探针是逐行扫描的，所以扫描过程缓慢，不利于生物探测等需要实时反应物体表面变化的情况。Superlens是采用薄膜结构对局域在物体表面的倏逝波信息进行放大和传输，但该结构要达到倏逝波的放大效果对金属和介质的介电常数有严格的要求，即其介电常数必须满足：ε_m+ε_d＝0；并且采用suprelens放大时物体和像之间的距离很短，不利于实际应用中的探测需求；另外，suprelens的分辨较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种多层金属介质膜结构，该结构在用于成像过程中，物面和像面之间的距离加大，并且分辨率较大；应用该结构可以实现对远小于工作波长的细微结构成像，从而达到了超分辩的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种能够实现成像功能的多层金属介质膜的设计方法，其特征在于步骤如下：

(1)选择入射波，其波长为λ，该入射波中只包含TM模式；

(2)对于膜层厚度分别为d_m，d_d的金属材料和介质材料，在入射波的照射下，金属材料和介质材料的折射率分别为n_m，n_d，对应的介电常数分别为ε_m，ε_d，若将多个这样的金属材料膜和介质材料膜交替排列构成多层膜结构，此多层膜结构材料的等效介电常数可以通过公式(1)计算获得：

ϵx=ϵy=ϵm+ηϵd1+η]]>