[发明专利]用于形成三维光场分布的光学器件

权利要求书

1.一种用于形成三维光场的分布的光学器件，所述光学器件包括：

单位晶格的阵列，其中所述单位晶格的阵列中的单位晶格能单独寻址以用于控制所述单位晶格的光学特性；

所述单位晶格的阵列中的每一个单位晶格包括堆叠，所述堆叠包括：

用于接收控制信号的至少一个电极，所述控制信号用以控制所述单位晶格的光学特性；以及

共振限定层，包括至少相变材料PCM层，其中所述共振限定层被图案化以限定几何结构，其中所述几何结构至少在所述共振限定层的平面内确定尺寸以限定所述共振限定层的所述平面内的共振的波长依赖性；

其中所述至少一个电极被配置成基于接收到所述控制信号来导致所述相变材料在第一状态和第二状态之间的相变，并且其中所述相变材料的相变改变所述共振限定层的所述平面内的共振的波长依赖性用以控制所述单位晶格的光学特性；

其中所述单位晶格的阵列中的各单位晶格被隔开，以使得单位晶格的PCM层与相邻单位晶格中的PCM层隔开。

2.如权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述几何结构在所述PCM层的所述平面内的限定所述几何结构的长度的一个方向上延伸，其中所述几何结构被确定尺寸为使所述几何结构的厚度在所述几何结构的长度的0.25倍与所述几何结构的长度的1倍的范围内，其中所述几何结构的长度小于λ/2，其中λ是将与所述单位晶格联用的光的波长。

3.如前述权利要求中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述几何结构在所述共振限定层的所述平面内是圆形。

4.如权利要求1-2中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述几何结构在所述共振限定层的所述平面内的第一方向上具有第一尺寸，而在所述共振限定层的所述平面内的不同于所述第一方向的第二方向上具有不同于所述第一尺寸的第二尺寸。

5.如前述权利要求中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述几何结构是由所述相变材料形成的图案化纳米颗粒。

6.如权利要求5所述的光学器件，其特征在于，所述单位晶格的堆叠进一步包括布置在所述图案化纳米颗粒上的介电材料。

7.如权利要求5-6中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述单位晶格的堆叠进一步包括介电材料的间隔层，其中所述间隔层被布置在所述电极和所述图案化纳米颗粒之间。

8.如权利要求1-4中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述几何结构包括由所述共振限定层的材料中的图案化壁限定的腔体。

9.如权利要求8所述的光学器件，其特征在于，所述腔体由介电材料填充。

10.如权利要求8或9所述的光学器件，其特征在于，所述共振限定层包括所述相变材料在所述腔体的底部的第一厚度，并且壁部中的由所述相变材料形成的所述图案化壁具有大于所述第一厚度的第二厚度。

11.如权利要求10所述的光学器件，其特征在于，所述单位晶格的堆叠进一步包括所述相变材料的所述图案化壁顶上的至少一个介电材料层。

12.如权利要求8或10所述的光学器件，其特征在于，所述堆叠包括提供所述腔体的壁和底部的涂层的顶部金属层。

13.如权利要求8-9中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述共振限定层包括具有均匀厚度的PCM层以及所述PCM层上的图案化金属层，其中所述腔体由所述金属层中的图案化壁来限定。

14.如权利要求8-13中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述单位晶格的堆叠进一步包括所述电极和限定所述腔体的所述图案化壁之间的介电材料的间隔层。

15.如前述权利要求中的任一项所述的光学器件，其特征在于，所述单位晶格的阵列中的第一单位晶格的几何结构相对于所述单位晶格的阵列中的第二单位晶格的几何结构不同地确定尺寸。