[發(fā)明專利]低深寬比的電介質(zhì)幾何相位超表面材料及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810307417.0
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108490509B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭國興;鄧娟;陶金;武霖;劉子晨;鄧聯(lián)貴;戴琦;付嬈;李子樂;劉勇;毛慶洲;李松
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02F1/01
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.低深寬比的電介質(zhì)幾何相位超表面材料，其特征是，包括：

基底；

基底上的反射層；

反射層上的多光束干涉層；

若干尺寸一致的電介質(zhì)納米磚呈周期性排布于多光束干涉層上所構(gòu)成的電介質(zhì)納米磚陣列；

所述的電介質(zhì)納米磚陣列用來接收垂直入射的圓偏振光，并通過調(diào)節(jié)各電介質(zhì)納米磚的方向來調(diào)節(jié)出射光的位相；

所述的電介質(zhì)納米磚的制備材料為折射率大于3.2的電介質(zhì)材料；

所述電介質(zhì)幾何相位超表面材料的結(jié)構(gòu)采用如下方法優(yōu)化，包括：

(1)優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得優(yōu)化后的電介質(zhì)納米磚單元，具體為：

采用電磁仿真法，在工作波長下，使左旋圓偏振光或右旋圓偏振光垂直入射電介質(zhì)納米磚單元，以反射的右旋圓偏振光或左旋圓偏振光的轉(zhuǎn)化效率為優(yōu)化對象，以反射的交叉偏振轉(zhuǎn)化效率最高、同時反射的同向偏振轉(zhuǎn)化效率最低為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化電介質(zhì)納米磚單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

所述的電介質(zhì)納米磚單元包括基底、基底上的反射層、反射層上的多光束干涉層、以及多光束干涉層上的單個電介質(zhì)納米磚；

所述的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括電介質(zhì)納米磚的長、寬、高、周期以及多光束干涉層的厚度，其中，周期指電介質(zhì)納米磚單元邊長；

(2)將優(yōu)化后的電介質(zhì)納米磚單元分別沿X軸和Y軸方向緊密排列，獲得電介質(zhì)幾何相位超表面材料；

所述的X軸和Y軸方向分別與電介質(zhì)納米磚單元中基底的兩組邊平行；

(3)基于電介質(zhì)納米磚單元產(chǎn)生的相位延遲量等于電介質(zhì)納米磚轉(zhuǎn)角的兩倍，根據(jù)超表面材料應(yīng)用時所需相位，確定電介質(zhì)幾何相位超表面材料中各電介質(zhì)納米磚的轉(zhuǎn)角；

所述轉(zhuǎn)角指電介質(zhì)納米磚的長邊和X軸的夾角。

2.如權(quán)利要求1所述的低深寬比的電介質(zhì)幾何相位超表面材料，其特征是：

所述的反射層的制備材料為工作波長下反射率高于0.90的金屬。

3.如權(quán)利要求2所述的低深寬比的電介質(zhì)幾何相位超表面材料，其特征是：

所述的反射層的制備材料為金或銀。

4.如權(quán)利要求1所述的低深寬比的電介質(zhì)幾何相位超表面材料，其特征是：

所述的多光束干涉層的制備材料為工作波長下的無損材料。

5.如權(quán)利要求4所述的低深寬比的電介質(zhì)幾何相位超表面材料，其特征是：

所述的多光束干涉層的制備材料為熔融石英或氟化鎂。

6.如權(quán)利要求1所述的低深寬比的電介質(zhì)幾何相位超表面材料，其特征是：

所述的電介質(zhì)納米磚結(jié)構(gòu)的制備材料為硅。