[發(fā)明專利]一種具有分光和聚焦能力的平面光柵

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010594356.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111596390A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱圣科;張淵;胡治朋;黃廣飛;陶萍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

1.一種具有分光和聚焦能力的平面光柵，其特征在于：設(shè)有平行光垂直入射結(jié)構(gòu)，不同波長的光聚焦在不同的位置；含多個子結(jié)構(gòu)，每個子結(jié)構(gòu)包括一個微結(jié)構(gòu)以及支撐這個微結(jié)構(gòu)的基底，子結(jié)構(gòu)的寬度為T，所述的微結(jié)構(gòu)是一個長方體，微結(jié)構(gòu)的寬度為L，高度為H，所有的子結(jié)構(gòu)的基底共同構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)的基底，所有子結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成整體光柵結(jié)構(gòu)；

根據(jù)聚焦需求通過以下公式?jīng)Q定光柵表面的相位分布，從而確定每一個子結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)；

其中，以光柵表面以中心為原點(diǎn)，φ_(x)是坐標(biāo)點(diǎn)(x)處的相位，λ是設(shè)計(jì)的入射光波長，f是焦點(diǎn)到光柵中心的距離，α是焦點(diǎn)偏離軸線的角度，m為任意整數(shù)，通過合理的設(shè)置參數(shù)得到光柵表面每一個不同位置的相位φ_(x)，從而確定每個子結(jié)構(gòu)單元尺寸參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于，子結(jié)構(gòu)寬度T范圍為300nm至1000nm，通過調(diào)節(jié)子結(jié)構(gòu)的寬度或者占空比能夠獲得不同的相位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述微結(jié)構(gòu)為硅或二氧化鈦。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述微結(jié)構(gòu)的長方體寬度L為30nm至800nm，高度H為1000-5000nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于：適用光譜范圍為可見光波段以及紅外波段。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基底組成材料為二氧化硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于：微結(jié)構(gòu)高度H＝1500nm，子結(jié)構(gòu)的占空比在0.1到0.7之間變化時，實(shí)現(xiàn)2π的相位覆蓋。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于，將微結(jié)構(gòu)在X方向上的邊界條件設(shè)置為周期性邊界條件，在入射光的傳播方向即Y方向上的邊界條件設(shè)置為PML邊界條件，得到出射光的透射率、相位變化分別和子結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光柵結(jié)構(gòu)，其特征在于：對于任意偏振方向的入射光，焦點(diǎn)的位置相同。