[发明专利]宽频超颖光学装置

说明书

本发明提供一种宽频超颖光学装置，包含一介电层及形成于该介电层上的一纳米柱阵列。该纳米柱阵列沿着一横向方向及一纵向方向延伸。该纳米柱阵列包含多个沿着介电层延伸的纳米柱，该多个纳米柱彼此间隔，且相异纳米柱之间具有一夹角。所述纳米柱的两端分别形成有一凸块。

技术领域

本发明涉及一种光学装置/元件，尤其是一种基于由纳米结构引起电浆耦合的相位调变装置/元件。

背景技术

电浆超颖材料(Plasmonic metamaterial)所制作的光学元件是关于纳米材料及纳米光学的技术领域，主要是利用纳米金属结构赋予电子达到共振时，所产生的异常光学现象来提供特殊的应用，如负折射率材料、超解析透镜、相位调制(phase modulation)以及全像片(hologram)等的实现。

举例而言，电浆纳米超颖介面(Plasmonic metasurface)是利用其介面上所设计的次波长(sub-wavelength)纳米结构来调制入射光(即电磁波)的相位，藉以达到电磁波波前(wavefront)的改变。

例如，有公开刊物(D.P.Tsai et al，High-Efficiency Broadband AnomalousReflection by Gradient Meta-Surfaces，Nano Letters，2012)揭露一种由金纳米结构、氟化镁及金镜所构成的相位调制的光学元件，其在近红外光的工作波长具有大幅度的相位调制能力，但对于其他波长的共振表现不佳，无法实现分波多工(Wavelength DivisionMultiplexing)及三原色显示。

此外，刊物“Dual-polarity plasmonic metalens for visible light,Nat.Commun.3,1198(2012)”及刊物“Super-Dispersive Off-Axis Meta-Lenses forCompact High Resolution Spectroscopy,Nano Lett.16,3732-3737(2016)”公开了将相位的几何关系导入超颖介面手段，即可于可见光及近红外光区段实现多功能的超颖透镜。刊物“Decoupling optical function and geometrical form using conformalflexible dielectric metasurfaces,Nat.Commun.7,11618(2016)”及刊物“A Flat Lenswith Tunable Phase Gradient by Using Random Access ReconfigurableMetamaterial,Adv.Mater.27,4739-4743(2015)”还分别公开了一种可调的超颖透镜，其通过微流控(microfluidic)系统或弹性物质与超颖介面的结合而实现。这些结果使得超颖介面成为制作超颖透镜的候选者，并且可实现为修正色差(aberration-corrected)的平面透镜，如刊物“Aberration-Free Ultrathin Flat Lenses and Axicons at TelecomWavelengths Based on Plasmonic Metasurfaces,Nano lett.12,4932-4936(2012)”、刊物“Aberrations of flat lenses and aplanatic metasurfaces,Opt.Express,21,31530-31539(2013)”及刊物“Multiwavelength achromatic metasurfaces bydispersive phase compensation,Science 347,1342-1345(2015)”所记载。