[发明专利]一种基于偏振态控制的双档变焦透镜

摘要

本发明提供一种基于偏振态控制的双档变焦透镜，在光的前进方向上，依次设有起偏器、1/4波片、透镜1和透镜2，透镜1和透镜2采用由纳米砖阵列构造的平面纳米砖透镜，纳米砖阵列中各纳米砖的尺寸相同，相邻纳米砖的中心间隔相同，纳米砖的转角根据距离透镜中心距离确定。这种双档变焦透镜的特点在于，仅需要将照射纳米砖超材料结构透镜的圆偏光的旋向改变(即1/4波片转动90°)，两片纳米砖超材料结构透镜的焦距值均会变成原来焦距值的相反数，从而实现组合透镜的变焦功能。这种偏振控制的双档变焦透镜具有变焦简单、体积小、重量轻、高度集成、可以批量复制等诸多优势，可广泛用于光子集成、激光加工等领域。

主权项

一种基于偏振态控制的双档变焦透镜，其特征在于：在光的前进方向上，依次设有起偏器、1/4波片、透镜1和透镜2，所述起偏器，用于将入射激光转为线偏光；所述1/4波片，用于将线偏光转为圆偏光；所述透镜1和透镜2是成像聚焦透镜，采用由纳米砖阵列构造的平面纳米砖透镜，每个纳米砖为无定形硅薄膜材料，并且沉积在熔融石英玻璃衬底表面；纳米砖为长方体，其长宽高均为亚波长尺寸；纳米砖阵列中各纳米砖的尺寸相同，相邻纳米砖的中心间隔相同，距离透镜中心为r位置处的纳米砖的转角φ(r)采用下式确定，2φ(r)=2πλ(r2+f′2-f′)]]>其中，r为纳米砖中心与透镜中心的距离，f'为透镜焦距，2φ(r)为改变的位相，设建立三维坐标系，光的前进方向为z轴，纳米砖层上为xoy平面坐标系，φ(r)为距离透镜中心r位置处、纳米砖长轴与x轴的夹角，λ为入射光的波长；当将1/4波片转动90°时，则照射纳米砖超材料结构透镜的圆偏光的旋向改变，透镜1和透镜2的焦距值均变为原焦距值的相反数，就能改变透镜1和透镜2的组合焦距。