[发明专利]相移器件以及包括该相移器件的色差光学器件

说明书

提供一种相移器件以及包括该相移器件的色差光学器件，该相移器件包括：多个金属层和多个第一电介质层，所述多个金属层中的金属层和所述多个第一电介质层中的第一电介质层在第一方向上交替地堆叠；以及第二电介质层，在第二方向上设置在堆叠结构的侧表面上，其中第一电介质层包括具有第一介电常数的第一材料，第二电介质层包括具有第二介电常数的第二材料，并且其中第二介电常数大于第一介电常数。

技术领域

本公开的示例实施方式涉及一种相移器件，更具体地，涉及一种在宽的波长带中具有基本上恒定的折射率的包括金属-电介质复合结构的相移器件。

背景技术

可以提供通过使用具有比光的波长小的尺寸的电介质结构的阵列而具有在自然不能被发现的独特电和光性质的光学器件。例如，通过使用这样的光学性质，可以实现具有非常小的厚度和小尺寸的透镜、光束偏转器、全息元件等。

然而，具有尺寸小于光的波长的电介质结构的阵列的光学器件通常具有波长依赖性。因此，仅在相对窄的波长带中可以获得期望的光学性质。例如，由于使用这样的光学特性的透镜具有相对大的色差(chromatic aberration)，所以用于补偿色差的单独的光学构件与透镜一起使用。

此外，为了制造这样的光学器件，使用在对应光的波长下具有高折射率的材料。例如，具有至少3.5的折射率的硅(Si)主要用于1550nm的波长的红外波段。然而，在自然中不存在在可见光或近红外区域中保持高折射率和恒定折射率的单一材料。

发明内容

一个或更多个示例实施方式提供一种在宽的波长带中具有基本上恒定的折射率的包括金属-电介质复合结构的相移器件。

另外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并将部分地从该描述变得明显，或者可以通过示例实施方式的实践而掌握。

根据一示例实施方式的一方面，提供一种相移器件，该相移器件包括：堆叠结构，包括金属层和第一电介质层，金属层和第一电介质层在第一方向上交替地堆叠；和第二电介质层，设置在堆叠结构在第二方向上的侧表面上，其中第一电介质层包括具有第一介电常数的第一材料，第二电介质层包括具有第二介电常数的第二材料，其中第二介电常数大于第一介电常数。

堆叠结构可以包括至少两个金属层，其中第一电介质层可以设置在所述至少两个金属层中的两个相邻的金属层之间。

相移器件还可以包括设置在堆叠结构的所述侧表面与第二电介质层之间的氧化物层。

堆叠结构的宽度与第二电介质层的宽度之和可以小于入射光的波长。

堆叠结构的宽度与第二电介质层的宽度之和可以小于入射光的波长的1/3。

堆叠结构的宽度可以等于或大于第二电介质层的宽度。

相移器件可以包括多个所述堆叠结构和设置在所述多个堆叠结构之间的多个所述第二电介质层。

所述多个堆叠结构中的每个和所述多个第二电介质层中的每个可以在第三方向上延伸，并且所述多个堆叠结构和所述多个第二电介质层可以在分别垂直于第一方向和第三方向的第二方向上交替地设置。

所述多个堆叠结构可以包括在金属层的宽度、金属层的厚度和第一电介质层的厚度中的至少一个上彼此不同的第一堆叠结构和第二堆叠结构。

所述多个堆叠结构的宽度可以在第二方向上逐渐增大或减小。

相移器件可以具有基于金属层与第一电介质层之间的界面处的表面等离子体共振的第一共振波长带以及基于相邻的两个堆叠结构的金属层之间的磁共振的第二共振波长带，其中相移器件可以在第一共振波长带与第二共振波长带之间的波长带中具有4或更大的折射率。

相移器件可以在第一共振波长带与第二共振波长带之间的波长带内具有0.3或更小的折射率差。