[发明专利]基于数字平面全息的集成平面光学器件

摘要

提供具有基于数字平面全息术的全息图案的集成平面光学器件。所述器件包括支撑多个平面光学元件和下部包层的半导体衬底。所述下部包层支撑光传播和分布层，在所述光传播和分布层中嵌入有全息图案的多个互连图案元件，所述互连图案元件用于根据所述全息图案控制向所述平面光学元件传播的光束及从所述平面光学元件传播的光束的性质和方向。这是通过提供具有特定位置、形状和折射率的图案元件来实现的，其中所述图案元件的折射率不同于包含这些元件的层的材料的折射率。描述了设计和制造所述图案的方法。

主权项

一种以数字方式处理通过平面结构的光波的方法，所述平面结构具有给定的函数fin(x，y，ω)和fout(x，y，ω)，并且由光传播和分布层、位于所述光传播和分布层中的全息图案的多个互连图案元件、和在所述光传播和分布层上以预定图案布置的多个平面光学元件组成，所述方法包括以下步骤：利用解决逆问题的方法，基于所述给定函数fin(x，y，ω)和fout(x，y，ω)来计算全息图案的所述多个互连图案元件的位置和形状，所述互连图案元件的折射率与所述光传播和分布层的折射率不同，所述方法包括以下步骤：基于所述计算的结果来制造所述全息图案的所述多个互连图案元件；作为分解为傅立叶级数的结果，通过提供有限数目(“n”，“m”，“u”，“v”)的值，数字化上述连续函数 f in ( x , y , ω ) ≅ Σ n , u C nu exp ( ik n r u ) f ( ω ) 和 f out ( x , y , ω ) ≅ Σ m , v C mv exp ( - ik m r v ) f ( ω ) 其中，kn是入射波的波矢，ru是从入射端口号u到当前点的距离，km是出射波的波矢，rv是从出射端口号v到当前点的距离；以及使用所获得的经数字化的平面全息图案，将函数fin(x，y，ω)变换为函数fout(x，y，ω)。