[发明专利]一种偏振不敏感的反射式超表面聚光器

权利要求书

1.一种偏振不敏感的反射式超表面聚光器，其特征在于，包括：超表面聚光器、接收器、液体工质入口和出口。液体工质通过入口进入到接收器，超表面聚光器将入射的太阳管聚焦到线性接收器加热液体，完成光热能量转换。

2.一种偏振不敏感的反射式超表面聚光器，其中反射式超表面聚光器设计过程包括以下几个步骤：

步骤1，选择超表面反射式聚光器的工作波长，根据波长确定相应的响应单元的结构和材料。

步骤2，利用时域有限差分的方法扫描响应单元的参数，实现最高的反射率和2π的相位覆盖。

步骤3，利用超表面反射式聚光器的相位公式计算每个位置上需求的相位，并映射为响应单元的结构参数。

步骤4，用时域有限差分的方法模拟和计算反射式聚光器的聚光比和焦点位置的能量分布。

3.根据权利要求1中所述的一种偏振不敏感的反射式超表面聚光器，其特征在于，步骤1中提到的响应单元的特征包括：

响应单元的结构由三个部分组成：衬底材料、介质纳米柱和反射膜。其中介质纳米柱用于相位的调制，材料要求折射率高且消光系数低。反射膜的材料选择应当最大化反射率。

4.根据权利要求1中所述的一种偏振不敏感的反射式超表面聚光器，其特征在于，步骤2中提到的参数扫描过程应该在最大化反射率的条件下进行，且参数扫描的范围应满足奈奎斯特采样定理和加工条件。

5.根据权利要求1中所述的一种偏振不敏感的反射式超表面聚光器，其特征在于，介质纳米柱主要通过波导效应完成相位的突变，因此纳米柱应该足够高，其实现的相位突变应满足：

其中，λ_d为工作波长，H(纳米柱的高度)为传播距离，n_eff为基模的有效折射率。此外纳米柱太高会引入高阶模式，增加设计的复杂性。

6.根据权利要求1中所述的一种偏振不敏感的反射式超表面聚光器，其特征在于，步骤3中超表面反射式聚光器的相位公式为：

其中：λ为设计波长，f为超表面反射聚光器的焦距，θ为入射角，x、y为响应单元的位置，x₀、y₀为焦点在聚光器平面的坐标，d为响应单元和焦点在聚光器平面坐标的距离。