[發明專利]一種焦距大幅可調的光子晶體透鏡及其設計方法

有效

• 申請號: 201710011883.X
• 申請日: 2017-01-08
• 公開（公告）號: CN106842371B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 蔣尋涯;高勝;竇宇身;李裘粹
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02B27/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種焦距大幅可調的光子晶體透鏡的設計方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟1、選定介質材料，確定光子晶體結構類型和結構參數，獲得該光子晶體的等頻圖，在等頻圖中尋找頻率敏感的自準直區域；

步驟2、針對實際需要工作頻率區間和入射角范圍，確定工作“相空間”，即頻率空間和波矢空間的范圍；

步驟3、對光子晶體進行結構參數和材料參數優化設計，使得等頻線曲率對光子晶體材料折射率的敏感度盡可能大，同時避免在工作相空間內出現“等頻線簡并”；

步驟4、根據所選材料特性，選擇合適的方式，包括電光、熱光、非線性或其他物理效應，使一種或多種光子晶體組成材料的折射率改變，進而改變光束聚焦點或虛焦點的位置。

2.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于，步驟2中所述的工作頻率范圍為所有電磁波波段,包括可見光波段、紅外波段、太赫茲波段和微波段；

步驟2所述的入射角范圍包括正入射情況，也包括斜入射情況；

步驟2所述的波矢空間的范圍是通過布里淵區的等入射角線以及光束寬度來確定。

3.根據權利要求1或2所述的設計方法，其特征在于，步驟3中所述的光子晶體的結構參數包括晶格類型、晶格常數、填充比、單原胞內的結構形狀和結構參數；

所述的光子晶體的材料參數包括光子晶體各個組成材料的介電常數、磁導率常數和折射率；

所述的光子晶體的晶格類型是二維、三維或層狀準二維周期結構，包括正方晶格、長方晶格、三角晶格、密堆、金剛石的晶格結構。

4.根據權利要求3所述的設計方法，其特征在于，步驟3中所述的等頻線曲率對折射率的敏感度，是指等頻線曲率對光子晶體材料折射率的導數，它用理論計算的方法得到，或者用實驗的方法得到。

5.根據權利要求4所述的設計方法，其特征在于，步驟3中所述的“等頻線簡并”是指不同的等頻線具有相同的頻率，這個簡并包括同一能帶的簡并，也包括不同能帶的簡并。

6.根據權利要求5所述的設計方法，其特征在于，步驟3中優化后的自準直等頻線曲率對折射率的敏感度，大于30，為光束真空波長。

7.由權利要求1-6之一所述的設計方法得到的焦距大幅可調的光子晶體透鏡。