[发明专利]一种金属结构衍射光学元件及其设计方法

权利要求书

1.一种金属结构衍射光学元件的设计方法，其特征在于，该方法包括：

根据入射波长λ，选择制作所述金属结构衍射光学元件的基底材料和金属材料；

在所述金属材料上选择取样点，并根据入射波长确定所述取样点处要嵌入的金属方孔的边长，所述金属方孔的边长在0～λ内自由选取；

根据所述取样点的位置及其所对应的金属方孔的边长，利用金属结构衍射光学元件表面任意点处的相位表达式以及所述取样点处的相位延迟、所述金属方孔的边长与所述金属方孔的深度之间的关系，计算所述金属方孔的深度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属结构衍射光学元件表面任意点(x，y)处的相位表达式为：

其中，f为所述金属结构衍射光学元件的焦距，m为任意整数，选取合适的m值，使所述金属结构衍射光学元件表面(x，y)处的相位处于0到2π之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述取样点处的相位延迟、所述金属方孔的边长与所述金属方孔的深度之间的关系为：

其中，λ表示入射光波长，表示所述取样点处的相位延迟，a表示所述金属方孔的边长，h表示所述金属方孔的深度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述取样点间要保持一定的间距，以确保所选取样点足够多且相邻取样点所对应的金属方孔彼此不发生重叠。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述取样点在所述金属材料上的排布方式为规则排布、随机排布或非规则排布。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述规则排布为正方形排布，或平方点阵排布，或旋转对称排布或其他形式的规则排布。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底材料为红外材料或可见光材料。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述红外材料为硅或锗。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述可见光材料为石英或玻璃。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属材料为金或银。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属方孔的边长为0.6～0.9倍的入射波长。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属结构衍射光学元件的设计方法只适用于正入射的情况。

13.一种金属结构衍射光学元件，其特征在于，该元件包括：基底材料、位于所述基底材料上表面的金属层以及嵌入所述金属层中的金属方孔；

所述金属结构衍射光学元件是利用1～12任一项中所述的金属结构衍射光学元件的设计方法制作的。