[发明专利]一种基于偏振态控制的双档变焦透镜

权利要求书

1.一种基于偏振态控制的双档变焦透镜，其特征在于：在光的前进方向上，依次设有起偏器、1/4波片、透镜1和透镜2，

所述起偏器，用于将入射激光转为线偏光；

所述1/4波片，用于将线偏光转为圆偏光；

所述透镜1和透镜2是成像聚焦透镜，采用由纳米砖阵列构造的平面纳米砖透镜，每个纳米砖为无定形硅薄膜材料，并且沉积在熔融石英玻璃衬底表面；纳米砖为长方体，其长宽高均为亚波长尺寸；纳米砖阵列中各纳米砖的尺寸相同，相邻纳米砖的中心间隔相同，距离透镜中心为r位置处的纳米砖的转角φ(r)采用下式确定，

$2\mathrm{\φ}\left(r\right)=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}(\sqrt{r^2+f^{\′2}}-f^{\′})$

其中，r为纳米砖中心与透镜中心的距离，f'为透镜焦距，2φ(r)为改变的位相，设建立三维坐标系，光的前进方向为z轴，纳米砖层上为xoy平面坐标系，φ(r)为距离透镜中心r位置处、纳米砖长轴与x轴的夹角，λ为入射光的波长；

当将1/4波片转动90°时，则照射纳米砖超材料结构透镜的圆偏光的旋向改变，透镜1和透镜2的焦距值均变为原焦距值的相反数，就能改变透镜1和透镜2的组合焦距。

2.根据权利要求1所述基于偏振态控制的双档变焦透镜，其特征在于：设f₁'和f₂'分别为透镜1和透镜2的焦距，d为两透镜的距离，令

$\left\{\begin{array}{c}{f}_1^{\′}\>0\\ f_2^{\′}\<0\\ d\<f_1^{\′}\\ f_1^{\′}(f_1^{\′}+f_2^{\′})=d^2\\ f_1^{\′}+f_2^{\′}\<d\<\frac{a+1}{a-1}(f_1^{\′}+f_2^{\′})\end{array}\right.$

则变焦比为a倍以上，a>1。

3.根据权利要求2所述基于偏振态控制的双档变焦透镜，其特征在于：

令

$\left\{\begin{array}{c}{f}_1^{\′}\>0\\ f_2^{\′}\<0\\ d\<f_1^{\′}\\ f_1^{\′}(f_1^{\′}+f_2^{\′})=d^2\\ f_1^{\′}+f_2^{\′}\<d\<2(f_1^{\′}+f_2^{\′})\end{array}\right.$

则变焦比为3倍以上。