[发明专利]一种双片混合式红外光学成像系统及制备方法

权利要求书

1.一种双片混合式红外光学成像系统，其特征在于：所述系统包括沿光轴从物方至像方依次设置的：曲面透镜、平面超透镜和红外焦平面探测器；

其中所述曲面透镜为凸面朝向物面的正弯月透镜；

所述平面超透镜为单层超构表面朝向像面的超透镜；

所述红外焦平面探测器包含探测器窗口保护玻璃和红外焦平面成像芯片。

2.根据权利要求1所述的双片混合式红外光学成像系统，其特征在于：所述平面超透镜由n个结构单元按特定相位排列得到，n＞1；所述结构单元包括基底以及设置在基底上的纳米柱，所有结构单位排列形成超构表面。

3.根据权利要求2所述的双片混合式红外光学成像系统，其特征在于：所述结构单元的排列需要满足式1：

其中：a_n是多项式的系数；是超构表面结构单元的径向坐标，R是超构表面的归一化半径，m是多项式的级数。

4.根据权利要求2所述的双片混合式红外光学成像系统，其特征在于：所述纳米柱的横截面为对称图形；纳米柱的高度H小于最小的工作波长λ₁。

5.根据权利要求2所述的双片混合式红外光学成像系统，其特征在于：所述结构单元的纳米柱采用硅、锗、硫系玻璃、硒化锌或红外聚合物制成。

6.根据权利要求2所述的双片混合式红外光学成像系统，其特征在于：所述曲面透镜和结构单元的基底采用氟化钙、氟化镁、氟化钡、硒化锌、硫化锌或硅、锗、硫系玻璃制成。

7.根据权利要求2所述的双片混合式红外光学成像系统，其特征在于：所述结构单元的基底周期性排列，基底为正方形晶格或正六边形晶格，边长U小于最小的工作波长λ₁；纳米柱横截面的边长D为0.1U到0.9U之间。

8.一种平面超透镜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用仿真设计平面超透镜超构表面图案，生成GDS格式的截面图形，利用激光直写系统将上述图形转移到金属铬或镍的薄膜上，金属图案制作在透紫外光的石英或苏打玻璃上，作为后续有掩膜光刻工艺的光刻掩膜版；

(2)在面超透镜的基底材料上镀一层纳米柱材料，在其上方再镀一层金属铬，作为后续Bosch工艺的硬掩膜；

(3)在硬掩膜上旋涂一层正性光刻胶，然后在烘箱中加热；通过有掩膜的紫外光刻法，将光刻掩膜版上的图案转移到光刻胶上，再进行显影与定影；曝光区域的光刻胶溶解脱落，暴露出下面的金属铬层；

(4)使用金属铬的刻蚀液，将暴露出来金属铬腐蚀掉，露出介质硅或锗；然后使用去胶液，将剩余的光刻胶去除，将光刻胶的图案转移到金属铬的薄膜上；

(5)采用Bosch工艺对步骤4中得到的样品进行干法刻蚀，得到所需高度的纳米柱，然后利用金属铬的刻蚀液将纳米柱上的金属铬去除，得到最终的超透镜器件。