[发明专利]一种采用超构表面实现平面波聚焦的平板透镜

摘要

采用超构表面实现平面波聚焦的平板透镜，采用超构表面实现平面波完美聚焦的平板透镜，通过对8种V字型聚焦结构在平面的圆的径向进行周期排列，每组V字型聚焦结构的圆环上均匀排列，在圆的径向从内至外周期排列的8组V字型聚焦结构的相位分别为0、π/4、π/2、3π/4、π、5π/4、3π/2和7π/4，线性间隔π/4；根据完美聚焦的相位分布，计算出在径向V字形结构的排列方式，然后通过确定相应每种聚焦结构所在的位置r，即得到在该圆环上需要刻蚀的结构数n＝L/a；设计不同的微结构组获得不同焦距的平板透镜。由于本发明只需在50nm银膜上刻蚀孔洞,因此平板透镜的厚度做到很薄,有望在光学集成领域中获得应用。

主权项

一种采用超构表面实现平面波聚焦的平板透镜，其特征在于采用超构表面实现平面波完美聚焦的平板透镜，通过对8种V字型聚焦结构在平面的圆的径向进行周期排列，每组V字型聚焦结构的圆环上均匀排列，在圆的径向从内至外周期排列的8组V字型聚焦结构的相位分别为0、π/4、π/2、3π/4、π、5π/4、3π/2和7π/4，线性间隔π/4；根据平面波聚焦的相位分布公式:其中f为焦距,λ为光波波长，r为距离平面透镜中心的距离；根据完美聚焦的相位分布，计算出在径向V字形结构的排列方式，然后通过确定相应每种聚焦结构所在的位置r，计算出相应的圆周长L＝2πr；由于每个V字形结构的边长为a＝0.55um，即得到在该圆环上需要刻蚀的结构数n＝L/a；计算出每个圆环上的每种结构分布；当一束Y偏振的平面波垂直入射到该平板透镜上，在平板透镜后端加上X方向的偏振片，即在设计指定的焦距位置获得聚焦光斑；针对1550nm平面波实现聚焦，每组V字型聚焦结构的圆环上均匀排列；在圆的径向从内至外周期排列的8组V字型聚焦结构的相位分别为0、π/4、π/2、3π/4、π、5π/4、3π/2和7π/4，线性间隔π/4；8组V字型聚焦结构的尺寸、V字型两边长和×边宽分别为510nm×80nm、430nm×80nm、390nm×80nm、320nm×80nm、510nm×80nm、430nm×80nm、390nm×80nm、320nm×80nm；当Y偏振平面波入射到其表面时，激发X偏振光，实现相位转变，对波前进行调制实现聚焦功能；并以X偏振片对X偏振光滤光。