[發(fā)明專(zhuān)利]基于三維立體微結(jié)構(gòu)的反射式超透鏡及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110174915.4
• 申請(qǐng)日: 2021-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112965155B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王牧;熊翔;彭茹雯;王政翰;高雅君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B5/12
• 分類(lèi)號(hào): G02B5/12;G02B27/00;G02B5/30
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務(wù)所 32332
• 代理人: 向妮

1.一種基于三維立體微結(jié)構(gòu)的反射式超透鏡，其特征在于，包括支撐裝置以及形成于支撐裝置表面的連續(xù)金屬薄膜；所述支撐裝置包括具有平整表面的基底以及布置在基底表面由多個(gè)周期排布的長(zhǎng)條形立體磚結(jié)構(gòu)組成的立體磚陣列，所述立體磚結(jié)構(gòu)的高度自中間向兩邊逐漸增加，整體呈對(duì)稱(chēng)分布；所述立體磚結(jié)構(gòu)的寬度相同；

在可見(jiàn)至近紅外波段范圍內(nèi)，不同工作頻率的入射光垂直入射至所述反射式超透鏡時(shí)，產(chǎn)生的反射光匯聚至同一空間位置；所述入射光的偏振方向與立體磚結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向一致；所述反射光的相位隨入射光的頻率線(xiàn)性變化，且線(xiàn)性變化的斜率的絕對(duì)值隨入射光對(duì)應(yīng)區(qū)域的立體磚結(jié)構(gòu)的高度增加而減小。

2.如權(quán)利要求1所述的反射式超透鏡，其特征在于，所述金屬薄膜的材料為金或者銀；所述金屬薄膜的厚度t為40±5納米。

3.如權(quán)利要求1所述的反射式超透鏡，其特征在于，所述立體磚結(jié)構(gòu)的厚度w小于1/2工作波長(zhǎng)；所述周期p小于工作波長(zhǎng)；所述立體磚結(jié)構(gòu)的高度h分布在0.1~1.8微米。

4.如權(quán)利要求3所述的反射式超透鏡，其特征在于，所述立體磚結(jié)構(gòu)的厚度w為 0.35±0.05微米；所述周期p為0.7±0.05微米。

5.一種方法，用于制備權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的反射式超透鏡，其特征在于，包括以下步驟：

提供一種襯底作為支撐裝置的基底；根據(jù)偏振方向沿立體磚結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方向偏振光的聚焦焦距確定所述立體磚陣列中各立體磚結(jié)構(gòu)的高度；在所述基底上制備立體磚陣列，形成所述支撐裝置；

利用鍍膜技術(shù)在所述支撐裝置表面形成一層連續(xù)的金屬薄膜，至此完成所述反射式超透鏡的制備；

其中，根據(jù)偏振方向沿立體磚結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方向偏振光的聚焦焦距確定所述立體磚陣列中各立體磚結(jié)構(gòu)的高度，通過(guò)以下方式計(jì)算獲得：

根據(jù)所述聚焦焦距，利用相位補(bǔ)償公式計(jì)算出不同空間位置處所需要滿(mǎn)足的反射相位的要求；

利用計(jì)算機(jī)模擬出不同高度的立體磚結(jié)構(gòu)的反射相位；

根據(jù)不同空間位置處所需要滿(mǎn)足的反射相位的要求以及不同高度的立體磚結(jié)構(gòu)的反射相位，確定不同空間位置處排列的立體磚結(jié)構(gòu)的高度。

6.一種基于三維立體微結(jié)構(gòu)的反射式超透鏡，其特征在于，包括支撐裝置以及形成于支撐裝置表面的連續(xù)金屬薄膜；所述支撐裝置包括具有平整表面的基底以及垂直正交布置在基底表面的第一和第二兩套立體磚陣列；所述立體磚陣列由多個(gè)周期排布的長(zhǎng)條形立體磚結(jié)構(gòu)組成，所述立體磚結(jié)構(gòu)的高度自中間向兩邊逐漸增加，整體呈對(duì)稱(chēng)分布，所述立體磚結(jié)構(gòu)的寬度相同；所述第一立體磚陣列和第二立體磚陣列的高度分布不完全一致，第一立體磚陣列和第二立體磚陣列重合之處的高度取較高立體磚結(jié)構(gòu)的高度；

在可見(jiàn)至近紅外波段范圍內(nèi)，不同工作頻率的第一入射光和不同工作頻率的第二入射光垂直入射至所述反射式超透鏡時(shí)，第一入射光產(chǎn)生的第一反射光和第二入射光產(chǎn)生的第二反射光分別匯聚至兩個(gè)不同的空間位置；所述第一入射光的偏振方向與第一立體磚陣列中立體磚結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向一致，所述第二入射光的偏振方向與第二立體磚陣列中立體磚結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向一致；所述第一反射光的相位隨第一入射光的頻率線(xiàn)性變化，且線(xiàn)性變化的斜率的絕對(duì)值隨第一入射光對(duì)應(yīng)區(qū)域的立體磚結(jié)構(gòu)的高度增加而減小；所述第二反射光的相位隨第二入射光的頻率線(xiàn)性變化，且線(xiàn)性變化的斜率的絕對(duì)值隨第二入射光對(duì)應(yīng)區(qū)域的立體磚結(jié)構(gòu)的高度增加而減小。

7.如權(quán)利要求6所述的反射式超透鏡，其特征在于，所述第一反射光和第二反射光的反射率均不小于90%。

8.如權(quán)利要求6所述的反射式超透鏡，其特征在于，所述金屬薄膜的材料為金或者銀。

9.如權(quán)利要求6所述的反射式超透鏡，其特征在于，所述金屬薄膜的厚度t為40±5納米。

10.如權(quán)利要求6所述的反射式超透鏡，其特征在于，所述立體磚結(jié)構(gòu)的厚度w小于1/2工作波長(zhǎng)，所述周期p小于工作波長(zhǎng)。