[發(fā)明專利]交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710690812.7
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107505705B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張巖;趙歡
• 申請（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/28;G02B5/30
• 代理公司: 11309 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 陳霽

1.一種交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法包括：

固定介質(zhì)層與“C”結(jié)構(gòu)金屬層的各參數(shù)不變，根據(jù)法珀共振理論計算金屬光柵層的光柵周期與光柵寬度；

固定所述金屬光柵層與所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層的各參數(shù)不變，根據(jù)法珀共振理論計算所述介質(zhì)層的厚度；

固定所述金屬光柵層和所述介質(zhì)層的各參數(shù)不變，根據(jù)法珀共振理論計算所述“C”結(jié)構(gòu)單元的外半徑、內(nèi)半徑、起始角度和終止角度；

調(diào)節(jié)所述“C”結(jié)構(gòu)單元的外半徑、內(nèi)半徑、起始角度或終止角度，各為多個不同值時，選擇一組具有離散相位的“C”結(jié)構(gòu)單元；

利用所述一組具有離散相位的“C”結(jié)構(gòu)單元，設(shè)計所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層的二維陣列；

由所述金屬光柵層、所述介質(zhì)層和所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層組成所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件，所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件用于將入射的x偏振光轉(zhuǎn)換成y偏振光。

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述x偏振光的頻率為0.75THz。

3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層的材質(zhì)采用金；所述介質(zhì)層的材質(zhì)采用硅半導(dǎo)體；所述金屬光柵層的材質(zhì)采用金。

4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述固定介質(zhì)層與“C”結(jié)構(gòu)金屬層的各參數(shù)不變，根據(jù)法珀共振理論計算金屬光柵層的光柵周期與光柵寬度步驟中，計算得到所述金屬光柵層的光柵周期為Λ＝10μm，光柵寬度為w＝4μm。

5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述固定所述金屬光柵層與所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層的各參數(shù)不變，根據(jù)法珀共振理論計算所述介質(zhì)層的厚度的步驟中，計算得到所述介質(zhì)層的厚度為80μm。

6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述固定所述金屬光柵層和所述介質(zhì)層的各參數(shù)不變，根據(jù)法珀共振理論計算所述“C”結(jié)構(gòu)單元的外半徑、內(nèi)半徑、起始角度和終止角度的步驟包括：選擇所述“C”結(jié)構(gòu)單元的厚度為40nm，計算得到所述“C”結(jié)構(gòu)單元的外半徑為R＝35μm、內(nèi)半徑為r＝25μm、起始角度為θ_start＝50°，終止角度為θ_stop＝0°。

7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述“C”結(jié)構(gòu)單元的外半徑、內(nèi)半徑、起始角度或終止角度，各為多個不同值時，選擇一組具有離散相位的“C”結(jié)構(gòu)單元的步驟包括：根據(jù)法珀共振理論，選擇8個不同的“C”結(jié)構(gòu)單元，以使產(chǎn)生的8種y偏振光的振幅相同，相位變化以45度為梯度。

8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述利用所述一組具有離散相位的“C”結(jié)構(gòu)單元，設(shè)計所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層的二維陣列的步驟包括：設(shè)定二維陣列的排布為方形陣列，包括128*128個所述“C”結(jié)構(gòu)單元，相鄰兩個所述“C”結(jié)構(gòu)單元的中心間距為80μm。

9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述由所述金屬光柵層、所述介質(zhì)層和所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層組成所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件的步驟中，所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件為全息成像器件。

10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征在于，所述由所述金屬光柵層、所述介質(zhì)層和所述“C”結(jié)構(gòu)金屬層組成所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件的步驟中，所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件為聚焦透鏡。

11.一種如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法設(shè)計的交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件，其特征在于，所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件包括：

“C”結(jié)構(gòu)金屬層，包括二維陣列，由具有離散相位的多個“C”結(jié)構(gòu)單元組成；

介質(zhì)層；

金屬光柵層；

所述交叉偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)器件用于將入射的x偏振光轉(zhuǎn)換成y偏振光。