[发明专利]一种基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件

权利要求书

1.一种基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件，其特征在于，包括纵向布置的硅球和光子晶体；所述硅球放置在所述光子晶体底边的一侧；

其中，所述光子晶体的底边经过边缘切除处理；所述光子晶体的斜边上设置多个等周期的光栅；

所述光子晶体基底介质为硅介质，折射率为3.4，切除底边边缘空气孔半径的5％～35％，光子晶体晶格常数0.482μm；空气孔半径0.17593μm；入射波长1.54μm≤λ≤1.62μm；

所述硅球远离光子晶体的一侧放置光源；所述光源输出的平行光线入射至所述硅球的下表面，经过所述硅球的一次亚波长成像后，在所述硅球的上表面形成亚波长聚焦光斑，所述亚波长聚焦光斑向外扩散，并依次从所述光子晶体的底边和斜边经过负折射后汇聚到光子晶体斜边外的一点，形成亚波长成像点。

2.根据权利要求1所述的基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件，其特征在于，靠近底边的光栅与所述底边和斜边交点处的距离范围为0.07μm～0.29μm；

所述光栅的内端口的宽度0.342μm；

所述光栅的外端口的宽度0.376μm；

所述内端口与斜边边缘处的空气孔的圆心距离为0.246μm；

所述外端口与斜边边缘处的空气孔的圆心距离为0.464μm。

3.根据权利要求2所述的基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件，其特征在于，所述空气孔形成空气柱；所述空气柱按照六边形晶格周期性排列。

4.根据权利要求1所述的基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件，其特征在于，所述周期为0.482μm。

5.根据权利要求1所述的基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件，其特征在于，所述硅球的折射率为3.4，曲率半径范围0.468～0.54或-0.468～-0.54；所述硅球上表面与所述底边的最小距离为0.2μm～1μm；光子晶体的斜边和底边的交点处构成光子晶体的尖角，所述硅球的中心与所述尖角的水平距离1.5μm～4μm。

6.根据权利要求1所述的基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件，其特征在于，进一步包括透镜；所述透镜设置在所述光源和硅球之间；所述光源输出的平行光线经过所述透镜，垂直聚焦在所述硅球的下表面。

7.根据权利要求6所述的基于硅球及光子晶体负折射效应的亚波长成像器件，其特征在于，所述透镜的曲率半径为3500或-3500；所述透镜的焦距为2295μm；所述透镜与所述硅球下表面的最小垂直距离1537μm～1547μm。