[发明专利]一种基于金属微纳结构天线阵列的反射式离轴透镜

说明书

技术领域

本发明涉及应用光学领域，尤其涉及一种基于金属微纳结构天线阵列构造的反射式离轴透镜。

背景技术

反射式离轴光学系统具有口径大、轻量化、无中心遮拦等突出优点，常常用于实现高精度的空地观测系统和高倍率的激光扩束天线系统。但传统离轴透镜存在两个问题：1、受加工能力限制，其透镜面型一般只能设计成对称结构，通过旋转透镜的位置来实现离轴，这造成装校和使用都非常不便；2、为了消除离轴像差，往往具有非球面面型甚至高次曲面面型；这种复杂的面型结构，目前无论是加工和检测都面临很大的困难和挑战，因此限制了离轴系统广泛的应用。目前，基于平面结构的衍射光学元件(Diffractive Optical Elements)具有逐点的位相调节功能，有望替代传统材料实现的离轴透镜。但衍射光学元件也有两个突出的问题：1、衍射光学元件是通过浮雕表面的起伏大小来调节位相，因此如果要实现较大的离轴量，衍射光学元件的表面起伏将变得剧烈，因此需要很高的像元分辨率来保证像质，这提升了对器件工艺分辨率的要求和制造成本；2、如果要实现较高的系统透过率，需要更多的台阶数来逐点细化位相，这同样面临工艺复杂性和制造成本。离轴透镜在应用光学领域有着巨大的应用前景，但传统材料透镜和衍射光学元件透镜存在上述显著缺点，因此业类亟待新技术的更新和革命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是按照金属天线位相调制原理和离轴功能要求设计金属天线阵列的排布方式，可实现将平行入射激光反射后汇聚在任意指定的方向上。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于金属微纳结构天线阵列的反射式离轴透镜，所述离轴透镜包括有四层结构，由下至上依次为衬底层、反射层、光学薄膜匹配层、金属微纳结构天线层；所述的金属微纳结构天线层包括由多个金属微纳结构天线构成的阵列；在金属微纳结构天线层上建立xoy坐标系，位于坐标(x_i,y_i)处金属微纳结构天线的长边方向代表长轴，短边方向代表短轴，长轴与x轴的夹角θ(x_i,y_i)用于调节该点的位相，且满足：

θ(xi,yi)=πλ.mod((xi-x0)2+(yi-y0)2+z02-x02+y02+z02,λ)---(1)]]>