[实用新型]超表面透镜

说明书

本实用新型提供了一种超表面透镜，包括多个子结构，每个子结构包括一个微结构和支撑该微结构的部分基底，每个子结构在任一方向的尺寸相同，所有子结构的部分基底共同构成超表面透镜的基底，所有子结构的微结构构成超表面透镜的微结构阵列。所述微结构阵列包含的各微结构的中心处对应的相位可以由入射光的波长、超表面透镜的焦距、以及微结构的中心与超表面透镜的中心在相位调制方向的投影距离确定。本实用新型可以有效提高对可见光波段的入射光的聚焦效率。

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种超表面透镜。

背景技术

超表面是一种由一系列亚波长的人工微结构组成的超薄二维阵列平面，具有制作相对简单、损耗相对较低、体积小和厚度超薄等特性，可以实现对电磁波的振幅、相位、传播模式、偏振态等方面的有效调控。

近年来，各种各样的超平面被提出，如V－型，U－型，十字型，L型，以及基于P－B相位原理旋转型等，然而，基于这些超平面制成的超透镜对可见光波段的入射光的聚焦效率非常低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种超表面透镜，以解决现有的超表面透镜对可见光的聚焦效率较低的问题。

一种超表面透镜，包括多个子结构，每个子结构包括一个微结构和支撑该微结构的部分基底，每个子结构在任一方向的尺寸相同，所有子结构的部分基底共同构成超表面透镜的基底，所有子结构的微结构构成超表面透镜的微结构阵列。

优选的，所述子结构在任一方向的尺寸是超表面透镜的周期尺寸或者相邻的两个微结构的中心在所述任一方向上的间距。

优选的，所述微结构阵列为轴对称分布。

优选的，所述微结构为圆柱状微结构，半径范围为10nm至150nm，高度为488nm，相邻的两个圆柱状微结构的中心距离为318nm，所述基底的厚度为200nm，所述基底的折射率为1.45。

优选的，所述微结构的剖面为中心对称图形。

本实用新型提供的超表面透镜，由基底以及排布于基底上的微结构构成，对可见光波段的入射光具有较好的透射性，所以该透镜的工作波段为可见光波段，另外，通过入射光的波长、超表面透镜的焦距、以及微结构的中心与超表面透镜的中心在相位调制方向的投影距离决定各微结构的中心处对应的相位，可以实现对入射光的相位调制。

附图说明

图1A为本实用新型一示例性实施例示出的一种超表面透镜的结构示意图；

图1B为本实用新型一示例性实施例示出的一种超表面透镜的子结构的示意图；

图1C为本实用新型一示例性实施例示出的一种超表面透镜的俯视图；

图2至图7为本实用新型示例性实施例示出的超表面透镜的仿真分析示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。

请参阅图1A，超表面透镜包括基底110以及位于基底110上的微结构阵列，所述微结构阵列包含多个微结构120。

如图1B所示，可以将任一微结构120以及支撑其的部分基底称作超表面透镜的子结构，各子结构在所述任一方向的尺寸相同，这里提到的尺寸也可以指超表面透镜的周期尺寸，或者相邻的两个微结构的中心在所述任一方向上的间距。子结构在x和y方向的长度均为w，圆柱状微结构的高为H，半径为R，基底厚度为h。