[發(fā)明專利]一種多值相位?二值振幅的超衍射空心光環(huán)聚焦器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610599066.6
• 申請(qǐng)日: 2016-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN106019441B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;溫中泉;武志翔;余安平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/18
• 分類號(hào): G02B5/18
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所50123
• 代理人: 康海燕

1.一種多值相位-二值振幅的超衍射空心光環(huán)聚焦器件，其特征在于包括基底(1)、介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(2)、金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(3)；

所述基底(1)是厚度為h的介質(zhì)材料，對(duì)入射光波長(zhǎng)λ透明，上下表面平行；

所述介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(2)是位于基底上的中心半徑為r_i、寬度為w、厚度為t的圓環(huán)形介質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)入射光波長(zhǎng)λ透明，其中i表示從中心向外第i個(gè)同心環(huán)；介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(2)在基底上同心分布N個(gè)，對(duì)于給定的入射光波長(zhǎng)λ，通過(guò)不同的介質(zhì)圓環(huán)厚度t來(lái)獲得不同的出射光相位

所述金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(3)是位于介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元上方并緊貼介質(zhì)圓環(huán)、中心半徑為r_i、寬度為w、厚度為δ的金屬膜；對(duì)于給定的入射光波長(zhǎng)λ，金屬膜不透光，其對(duì)入射光的振幅透射率為a(δ)，通過(guò)在不同的介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元上設(shè)置厚度為Δ的金屬膜和不設(shè)置金屬膜，分別實(shí)現(xiàn)入射光透射率為0和1兩種情形；

兩個(gè)緊貼的介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(2)和金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(3)構(gòu)成一個(gè)介質(zhì)-金屬圓環(huán)單元結(jié)構(gòu)，N個(gè)同心的介質(zhì)-金屬圓環(huán)單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)陣列，其中N為整數(shù)，第i個(gè)介質(zhì)-金屬圓環(huán)單元結(jié)構(gòu)的中心半徑為r_i，介質(zhì)圓環(huán)的厚度為t_i，金屬圓環(huán)的厚度為δ_i；所述陣列中包含有金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(3)厚度為0，和介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(2)與金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(3)厚度均為0的情況；對(duì)于給定的聚焦器件相位空間分布ψ(r_i)，通過(guò)介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)相位與介質(zhì)厚度t的關(guān)系，確定第i個(gè)介質(zhì)圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的厚度t_i；對(duì)于給定的振幅空間分布A(r_i)，通過(guò)入射光透射率a(δ)與金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)厚度δ的關(guān)系，確定第i個(gè)金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)的厚度δ_i，由此采用相應(yīng)的介質(zhì)-金屬同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)陣列，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)超衍射角向偏振空心光環(huán)聚焦器件所需的相位空間分布ψ(r_i)和振幅空間分布A(r_i)，從而實(shí)現(xiàn)器件的遠(yuǎn)場(chǎng)超衍射角向偏振空心光環(huán)聚焦功能；

所述聚焦器件的聚焦焦斑為一角向偏振空心光環(huán)，空心光環(huán)強(qiáng)度內(nèi)徑半高寬小于光學(xué)衍射極限0.5λ/NA，其中NA為聚焦器件的數(shù)值孔徑，NA＝n₀×sin(atan(f/R))，其中n₀為出射方介質(zhì)折射率，f為聚焦器件焦距，R為聚焦器件半徑，sin()和atan()分別為正弦函數(shù)和反正切函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多值相位-二值振幅的超衍射空心光環(huán)聚焦器件，其特征在于：有一個(gè)介質(zhì)圓環(huán)的厚度t為0，即在基底此位置不設(shè)置介質(zhì)圓環(huán)結(jié)構(gòu)單元(2)。