[发明专利]具有用于重定向光的非对称光栅的超表面及其制造方法

权利要求书

1.一种光学系统，包括：

光学透射基板，其包括多层级超表面，所述多层级超表面包括下层级和上层级，如在自顶向下截面图中所见，所述下层级包括：

多个单位基元，每个单位基元包括：

具有第一宽度的横向伸长的第一纳米梁；以及

与所述第一纳米梁隔开的横向伸长的第二纳米梁，所述第二纳米梁具有大于所述第一宽度的第二宽度，

其中所述第一纳米梁和所述第二纳米梁的高度在10nm至450nm之间的范围内，

其中所述上层级包括位于所述第一纳米梁和所述第二纳米梁中的每一者的顶上的材料层，其中形成所述材料层的材料不同于形成所述第一纳米梁或所述第二纳米梁中的任一者的材料。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述单位基元横向伸长并且彼此平行。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述超表面被配置为将可见波长的入射光衍射成第一衍射级。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第二宽度为10nm至1μm。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述第二宽度为10nm至300nm。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述单位基元的间距为10nm至1μm。

7.根据权利要求6所述的光学系统，其中所述单位基元的间距为10nm至500nm。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一纳米梁和所述第二纳米梁间隔10nm至1μm的间隙。

9.根据权利要求8所述的光学系统，其中所述间隙为10nm至300nm宽。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学透射基板包括玻璃。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一纳米梁和所述第二纳米梁包括硅。

12.根据权利要求11所述的光学系统，其中所述第一纳米梁和所述第二纳米梁包括氮化硅。

13.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学透射基板和所述超表面形成偏振分束器。

14.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学透射基板是波导板。

15.根据权利要求14所述的光学系统，进一步包括所述光学透射基板的堆叠，其中所述单位基元的特征的尺寸在所述基板之间变化。

16.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述超表面是耦入光学元件，进一步包括图像注入装置，所述图像注入装置被配置为将光投射到所述耦入光学元件，其中所述超表面被配置为重定向所述光以使所述光通过全内反射而传播通过所述基板。

17.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述超表面是耦出光学元件，其中所述超表面被配置为从所述基板提取光。