[發明專利]一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法

有效

• 申請號: 201610299797.9
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105785581B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 田維堅;周國尊
• 申請（專利權）人: 湖州中科光電技術有限公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 湖州金衛知識產權代理事務所(普通合伙) 33232
• 代理人: 裴金華

1.一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法，其特征在于，所述微結構器件包括器件本體，所述器件本體至少具有透光區域，所述透光區域上設有溝槽結構；所述溝槽結構由交錯布置的突起條紋和凹陷條紋構成；其中，預設參數：光源波長λ，微結構器件材料折射率n_s，填充因子a/d，蝕刻深度初值h₀，周期寬度d，半徑R，溝槽數量n；所述半徑R為器件本體最大圓周處的點至器件本體中心的距離；

步驟1：計算溝槽結構的最終蝕刻深度值h；

步驟2：計算溝槽整體形狀；

步驟3：根據步驟1、2形成微結構器件；

其中，步驟2中計算溝槽整體形狀進一步包括計算溝槽交界線的形狀，其中溝槽交界線為溝槽凸起條紋和凹陷條紋之間的相交線；所述溝槽交界線的數量為所述溝槽數量的兩倍；任意條溝槽交界線滿足極坐標函數，以產生矢量空間變化旋轉對稱的偏振光；步驟1包括：

步驟1.1：將預設參數代入嚴格耦合波方程計算出射光電矢量在x和y方向上振動的復振幅Tx_n和Ty_n；

步驟1.2：檢驗Tx_n和Ty_n是否滿足出射光的約束條件：如果不滿足，進入步驟1.3更新蝕刻深度值；如果滿足，確定最終蝕刻深度值，進行步驟1.4；

步驟1.3：更新蝕刻深度值，第一次更新的是蝕刻深度初值h₀，之后更新的是前一次蝕刻深度值；更新后的蝕刻深度值進入步驟1.1，與其他預設參數計算新的復振幅Tx_n’和Ty_n’;

步驟1.4：確定周期寬度d和最終蝕刻深度值h為微結構器件的局部參數。

2.根據權利要求1所述一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法，其特征在于，所述周期寬度d與器件本體周長和溝槽數量有關，或為受加工情況確定的定值。

3.根據權利要求2所述一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法，其特征在于，取多個器件本體半徑在0-R之間的數值，獲得多個周期寬度d，對每個周期寬度，進行上述步驟1-3的計算。

4.根據權利要求3所述一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法，其特征在于，所述步驟1.4包括檢測多個周期寬度d是否均已執行過步驟1-3，若否，則繼續針對每個周期寬度執行步驟1-3；若是，將滿足步驟1.2條件的周期寬度d和最終蝕刻深度值h保存，作為微結構器件的局部參數。

5.根據權利要求1所述一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法，其特征在于，填充因子a/d優選為1/2。

6.根據權利要求1所述一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法，其特征在于，步驟1.2的出射光的約束條件為：

除0級外，其他級次的出射光，在x和y兩個方向上均為0：

透射光0級的電矢量復振幅在x和y兩個方向上大小相等；

透射光0級的電矢量復振幅在x和y兩個方向上相位相差π/2。

7.根據權利要求1所述一種用于產生旋轉對稱偏振光的微結構器件的設計方法，其特征在于，步驟1.3的更新蝕刻深度值滿足：更新后的蝕刻深度值=前一次蝕刻深度值+步長深度值；所述步長深度值在更新過程中為定值。