[发明专利]一种基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头

说明书

本发明提供一种基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头，包括：衬底层；亚波长光栅，所述亚波长光栅为多个，且多个所述亚波长光栅以阵列形式设置于所述衬底层的同侧表面；所述亚波长光栅呈圆柱状，每一所述亚波长光栅的尺寸由第一方法确定，以使所述基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头能够对3μm‑5μm波长的中红外光施加传输相位。公开提供的一种基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头，可实现同一单元结构对中红外0到2π范围内任意的相位调制，并且保持较高的透射率或反射率。本公开用非晶硅超表面实现中红外光的聚焦成像，使得实时、高效率、集成化的红外制导模块成为可能，且结构简单。

技术领域

本发明涉及红外制导领域，尤其涉及一种基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头。

背景技术

红外成像制导技术广泛应用在导弹、无人机等军民领域，具有隐蔽性好、全天候工作、穿云透雾、制导精度高等特点，由于当前红外成像制导镜头结构复杂、成本较高，在低成本、小口径的反坦克导弹、直升机或无人机载空空导弹等武器上应用存在限制，亟需轻量化、紧凑型、低成本的红外制导镜头。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头，至少部分解决现有技术中存在的问题。

根据本公开的一个方面，提供一种基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头，包括：

衬底层；

亚波长光栅，所述亚波长光栅为多个，且多个所述亚波长光栅以阵列形式设置于所述衬底层的同侧表面；

所述亚波长光栅呈圆柱状，每一所述亚波长光栅的尺寸由第一方法确定，以使所述基于非晶硅超构表面的轻量化红外制导镜头能够对3μm-5μm波长的中红外光施加传输相位。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述亚波长光栅的高度均相等，所述亚波长光栅的高度为工作波长λ的0.75-1.1倍。

在本公开的一种示例性实施例中，每相邻两个所述亚波长光栅的中心距离相等，且所述中心距离小于所述工作波长的一半。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述亚波长光栅平行于所述衬底层的横截面具有对称性；

进一步地，每一所述亚波长光栅平行于所述衬底层的横截面为圆形，每一所述亚波长光栅的半径为所述工作波长λ的1/2-1/8。

在本公开的一种示例性实施例中，所述亚波长光栅，由折射率2的介质制成；

进一步地，所述亚波长光栅由以下之一制成：硅、氮化硅、二氧化钛、磷化镓、氮化镓和砷化镓；

所述衬底层，由中红外透明材料制成；

进一步地，所述衬底层由以下之一制成：氟化钡、碲化锌。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一方法包括以下步骤：

构建相位基-光栅尺寸对应表；

确定所述亚波长光栅的数量和每一所述亚波长光栅的坐标；

根据所述轻量化红外制导镜头的工作波长λ、焦距f、直径D要求以及每一所述亚波长光栅的坐标，确定每一所述亚波长光栅的对应的最优相位基；

根据所述最优相位基和所述相位基-光栅尺寸对应表，确定每一所述亚波长光栅的尺寸。

在本公开的一种示例性实施例中，所述构建相位基-光栅尺寸对应表，包括：

根据工作波长λ，确定单个所述亚波长光栅在不同高度、中心距、长度和宽度的情况下，入射光的相位和透过率的调制情况，并将符合设定条件的光栅尺寸储存为数据库；

利用N阶线性相位均分0-360度相位，将N个相位和几何关系对应得到的N个相位基；