[发明专利]一种手性圆偏振光亚波长聚焦透镜

说明书

本发明公开了一种手性圆偏振光亚波长聚焦透镜，透镜以金薄膜为基底，表面刻蚀两列沿阿基米德螺旋线排列的矩形纳米孔；阿基米德螺旋线以内区域，刻蚀若干同心圆排列的空气凹槽，其圆心与透镜中心重合。本发明由单一金属材料刻蚀结构来实现对圆偏振光的手性聚焦，这种透镜主要利用表面等离激元效应以及手性结构下对圆偏振光的相长干涉或相消干涉，不仅可以用于形成亚波长的光针形或光管形的焦场，还可以用于对圆偏振光的检测；通过合理设计透镜的纳米矩形孔的排列以及同心圆凹槽的位置，可以实现对不同圆偏振光的亚波长远场手性聚焦，这就为光捕获、亚波长成像、超分辨率成像、光场角动量检测等相关领域提供技术参考。

技术领域

本发明属于人工微结构材料领域，具体涉及一种手性圆偏振光亚波长聚焦透镜。

背景技术

表面等离激元透镜由于具有独特的偏振响应特性，其亚波长聚焦具有特殊的性质和广泛的应用。目前科研工作者们已经提出了许多不同的结构针对不同偏振态的入射光束，但是现有的各种方法都存在一定的局限。传统透镜难以实现对圆偏振光的手性聚焦，缺乏对圆偏光的检测器件。

基于阿基米德螺旋线结构的等离激元透镜对圆偏光具有手性响应特性，焦场可以用于圆偏光检测和光束的自旋角动量检测研究等等，吸引了科研工作者的广泛关注。传统的该类型透镜都存在一定的缺陷，如聚焦场局限于近场、手性响应较为单一等，限制了焦场使用范围，增加了圆偏振光束检测的技术难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手性圆偏振光亚波长聚焦透镜。

实现本发明目的的技术方案为：一种手性圆偏振光亚波长聚焦透镜，所述透镜以金薄膜为基底，表面刻蚀两列沿阿基米德螺旋线排列的矩形纳米孔；阿基米德螺旋线以内区域，刻蚀若干同心圆排列的空气凹槽，其圆心与透镜中心重合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明提供一种手性圆偏振光亚波长聚焦透镜，结构简单、制备容易，且能够实现对圆偏振光束的手性亚波长聚焦和检测；(2)新型透镜结构产生的亚波长光针状或光管状聚焦场，为光捕获、亚波长成像、超分辨率成像、光场角动量检测等相关领域提供技术参考。

附图说明

图1为手性圆偏振光亚波长聚焦透镜剖视图。

图2为手性圆偏振光亚波长聚焦透镜俯视图图。

图3为手性圆偏振光亚波长聚焦透镜的聚焦原理示意图。

图4(a)为右旋圆偏振光实现亚波长光针聚焦的焦平面光强分布图，图4(b)、图4(c)分别为右旋圆偏振光实现亚波长光针聚焦的x-z平面、y-z平面光强分布图。

图5(a)为右旋圆偏振光实现亚波长光管聚焦的焦平面光强分布图，图5(b)、图5(c)分别为右旋圆偏振光实现亚波长光管聚焦的x-z平面、y-z平面光强分布图。

具体实施方式

结合图1、图2、图3，一种手性圆偏振光亚波长聚焦透镜，所述透镜以金薄膜为基底，表面刻蚀两列沿阿基米德螺旋线排列的矩形纳米孔；阿基米德螺旋线以内区域，刻蚀若干同心圆排列的空气凹槽，其圆心与透镜中心重合。

进一步的，金薄膜的介电常数为ε_m＝-12.13+1.13j，厚度为100～400nm。

进一步的，两列阿基米德螺旋线由公式(1)得到：