[發明專利]一種基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置及制備方法

在審

• 申請號: 202011472774.6
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112596232A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 徐挺
• 申請（專利權）人: 無錫光隱科技發展有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高玲玲

1.一種基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于包括：主透鏡、傳感器和透鏡陣列，所述透鏡陣列置于主透鏡與傳感器之間；

所述透鏡陣列由多個相同的偏振無關的紅外消色差超表面透鏡緊密排列而成；所述紅外消色差超表面透鏡是由不同的結構單元按照特定的參考相位及相位對頻率偏導的分布排列而成。

2.根據權利要求1所述的基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于：所述結構單元包括基底以及設置在基底上的微納結構。

3.根據權利要求2所述的基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于：所述微納結構的橫截面為中心對稱或各項異性的圖形。

4.根據權利要求2所述的基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于：所述微納結構的數量為1到3個。

5.根據權利要求2所述的基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于：所述基底和微納結構采用對紅外波段具有低損耗、高透過率的介質材料，所述介質材料為氟化鋇、氟化鈣、硅、鍺或紅外硫系玻璃。

6.根據權利要求2所述的基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于：所述結構單元基底是周期性的，基底的周期p、微納結構的高度h、以及微納結構橫截面的邊長或直徑小于或等于紅外光波波長。

7.根據權利要求1所述的基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于：所述紅外消色差超表面透鏡為圓形或方形。

8.根據權利要求1所述的基于偏振無關透鏡的紅外光場成像裝置，其特征在于：所述紅外消色差超表面透鏡中結構單元的排列，需要同時滿足以下兩個條件：

(1)在參考波長λ₀、焦長f已經確定的情況下，參考相位分布應滿足式1：

其中，r和α分別為透鏡上任一點到透鏡中心的距離和入射角；

(2)相位對頻率ω的偏導只與位置r有關，滿足式2：

其中：f、c、r和α分別為焦長、光速、透鏡上任一點到透鏡中心的距離和入射角。

9.一種根據權利要求1至8任一所述的透鏡陣列的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)采用仿真設計透鏡陣列圖案，生成GDS格式的截面圖形，利用激光直寫系統將上述圖形轉移到鉻膜上，鉻膜作為后續光刻工藝的掩膜版；

(2)將光刻膠旋涂在介質材料上，并進行烘烤；

(3)利用紫外光刻法將掩膜上的圖案轉移到光刻膠中，進行顯影和定影；

(4)利用感應耦合等離子體系統對定影后的樣品進行刻蝕，之后再用去膠液移除殘膠，得到最終的透鏡陣列的結構。