[发明专利]一种亚波长高折射率介质孔金属结构透镜

权利要求书

1、一种亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征于：所述的透镜由均匀厚度的金属板中镶嵌折射率大于2的高折射率介质方孔，并在透镜的入射面和出射面分别镀上一层增透膜构成，所述透镜制作如下：

(1)确定所述透镜的入射波长λ、基底材料、金属板材料、填充入的高折射率介质材料和增透膜材料；

(2)确定基底的口径为L，金属板的厚度为h，将基底放置于xy平面且中心在原点处，假设入射光垂直于基底沿z轴正方向入射；

(3)在金属板上坐标(x，y)处制作边长为a的介质方孔，根据公式(1)得到该点出射面的相位与介质方孔边长之间的关系为：

其中φ(x，y)表示该点的相位，λ表示入射波长，h表示金属板的厚度，a表示金属板上介质方孔的边长，通过在金属板上制作介质孔，完成该点处所需的相位调制；

(4)由所设计的透镜焦距f，通过衍射理论求得表面任意点(x，y)处的相位φ，该点相位与该点位置以及入射波长之间的关系为：

其中m为任意整数，选取m值，使得位相φ(x，y)处于0到2π之间；

(5)在金属板口径L上进行取样，根据步骤(4)中的公式(2)计算得到每个抽样点的相位延迟，然后根据步骤(1)中的公式(1)计算得到每一取样点所对应介质方孔的大小，从而在金属板中嵌入不同大小的高折射率介质孔结构，并在两面镀上一层增透膜，从而能实现亚波长高折射率介质孔金属结构透镜。

2、根据权利要求1所述的亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征在于：所述步骤(1)中的金属板材料为金、银、铜或铝。

3、根据权利要求1所述的亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征在于：所述步骤(1)中的填充介质材料以及基底材料为：红外材料包括硅或锗；或可见光材料，包括石英或者玻璃。

4、根据权利要求1所述的亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征在于：所述步骤(1)中的增透膜材料为硅或锗，或ZnS。

5、根据权利要求1所述亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征在于：所述步骤(2)中的金属板的厚度为0.3λ～2λ，其中λ为入射波长。

6、根据权利要求1所述的亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征在于：所述步骤(3)中的介质方孔大小变化范围在0.13λ～0.5λ。

7、根据权利要求1所述的亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征在于：所述步骤(3)和步骤(5)中的高折射率介质孔的边长小于入射波长，即为亚波长量级。

8、根据权利要求1所述的亚波长高折射率介质孔金属结构透镜，其特征在于：所述步骤(4)中透镜上各取样点按正方形排布、或平方点阵排布、可旋转对称式排布、或按照随机排布以及其他非规则排布，只要孔的深度在位置(x，y)满足(1)式和(2)式要求，并且孔与孔之间不发生交叠即可。