[发明专利]一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构

权利要求书

1.一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构，其特征在于，包括由下而上依次设置的基板(1)、高反膜(2)和超表面(3)，所述的高反膜(2)为由高折射率介质膜层H1和低折射率介质膜层L交替设置构成的介质膜堆，高反膜(2)与超表面(3)接触的一侧为低折射率介质膜层L，所述的超表面(3)采用高折射率介质膜层H2，所述的高反膜(2)采用反射率大于99％的高反膜，高反膜(2)的高折射率介质膜层H1采用的材料为Si或TiO₂，所述的低折射率介质膜层L为SiO₂膜层，所述的高反膜(2)的薄膜结构为K9|(HL)¹⁰|Air，所述的超表面(3)的一个周期由多个不同宽度的单元结构构成，单元结构通过先选择合适的单元结构宽度实现位相的梯度分布，对单元结构宽度进行局部微调后得到，单元结构宽度的设置能够实现反射相位覆盖360°，同时能够使基于高反膜的线性位相梯度超表面结构在正入射—40.2°条件下达到99％以上的异常反射效率。

2.根据权利要求1所述的一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构，其特征在于，超表面(3)由n个宽度不同的单元结构依次排列而成。

3.根据权利要求2所述的一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构，其特征在于，超表面(3)的单元结构的材料为Si或TiO₂，超表面(3)的单元结构的周期p和个数n依照如下公式选择：

np＝λ/sini

式中，λ为异常反射波长，i为异常反射角度。

4.根据权利要求3所述的一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构，其特征在于，超表面(3)的单元结构的高度采用满足如下要求的尺寸：

通过对超表面(3)的单元结构的宽度进行扫描，使反射曲线的相位响应覆盖360°，并利用n个周期为p的单元结构引入位相梯度实现异常偏折所得到的对应高度尺寸，其中n≥3，n为正整数。

5.根据权利要求3所述的一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构，其特征在于，超表面(3)的单元结构的宽度采用满足如下要求的尺寸：

通过将n个单元结构的相位响应依次排列，使相位的响应成线性变化，并将n个单元结构的宽度进行局部微调，使基于高反膜的线性位相梯度超表面达到最高的异常反射效率所得到的宽度尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构，其特征在于，该超表面结构在可见光至近红外范围内常用的入射激光波长为480nm、546.1nm、632.8nm、706.5nm、852.1nm、1064nm、1550nm、1970.1nm、2325.4nm时，在正入射—40.2°条件下异常反射偏折效率为99％以上。

7.根据权利要求1所述的一种基于高反膜的线性位相梯度超表面结构，其特征在于，所述的基板(1)为熔融石英板或K9玻璃板。