[發明專利]一種波長偏振態復用紅外超透鏡及其構造方法

在審

• 申請號: 202110668415.6
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113376713A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 徐平;李雄超;楊拓;肖鈺斐;張旭琳
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;B82Y20/00;G02B19/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 朱陽波

1.一種波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，包括：基底層以及設置于所述基底層上的若干納米單元，各個所述納米單元在正交偏振態方向上的尺寸不同，不同尺寸的各個所述納米單元對應的目標出射光相位滿足預設的相位分布，以實現所述紅外超透鏡對不同波長和不同偏振態的紅外入射光的衍射共聚焦。

2.根據權利要求1所述的波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，各個所述納米單元在正交偏振態方向上的尺寸由預先確定的相位分布關系圖和預先構建的評價函數確定，所述相位分布關系圖為各個所述納米單元在正交偏振態方向上的尺寸和各個所述納米單元對應的實際出射光相位的映射關系圖，所述評價函數為各個所述納米單元對應的目標出射光相位和各個所述納米單元對應的實際出射光相位的對應關系式。

3.根據權利要求1所述的波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，所述基底層包括若干基底單元，若干所述基底單元與若干所述納米單元一一對應，各個所述納米單元設置于各個所述納米單元對應的基底單元的中心位置。

4.根據權利要求1所述的波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，所述基底層的材料為硅、玻璃、二氟化鎂和二氟化鋇中的任意一種，若干所述納米單元的材料為硅、鍺或二氧化鈦中的任意一種。

5.根據權利要求1所述的波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，各個所述基底單元的橫截面形狀為正方形、長方形或六角形，各個所述基底單元的橫截面的各邊長度為0.5～1000μm；各個所述納米單元的橫截面形狀為矩形、橢圓形或圓形，所述矩形的長和寬為0.1～700μm，所述橢圓形的長軸和短軸長度為0.1～700μm，所述圓形的直徑為0.1～700μm。

6.根據權利要求1所述的波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，各個所述納米單元的橫截面尺寸與其對應的基底單元的橫截面尺寸的比值為0.2～0.7；各個所述納米單元在其對應的基底單元上的旋轉角為0～360度。

7.根據權利要求1所述的波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，所述相位分布公式為：

其中，x和y為納米單元在基底層平面的位置坐標，f為焦距，m＝1或2，λ₁為待衍射聚焦的第一偏振態的紅外光對應的第一目標波長，λ₂為待衍射聚焦的第二偏振態的紅外光對應的第二目標波長，為在第一偏振態和第一目標波長的紅外光照射下，各個所述納米單元對應的第一目標出射光相位，為在第二偏振態和第二目標波長的紅外光照射下，各個所述納米單元對應的第二目標出射光相位。

8.根據權利要求2所述的波長偏振態復用紅外超透鏡，其特征在于，所述評價函數為：

其中，Δ(x,y)為評價值，為在第一偏振態和第一目標波長的紅外光照射下，D(x,y)尺寸的納米單元對應的第一實際出射光相位，為在第二偏振態和第二目標波長的紅外光照射下，D(x,y)尺寸的納米單元對應的第二實際出射光相位。

9.一種波長偏振態復用紅外超透鏡的構造方法，其特征在于，包括：

獲取各個納米單元在基底層平面的位置坐標，根據各個所述納米單元在基底層平面的位置坐標確定各個所述納米單元對應的目標出射光相位；其中，各個所述納米單元對應的目標出射光相位滿足預設的相位分布；

根據各個所述納米單元對應的目標出射光相位、預先確定的相位分布關系圖以及預先構建的評價函數，確定各個所述納米單元在正交偏振態方向上的尺寸；其中，所述相位分布關系圖為各個所述納米單元在正交偏振態方向上的尺寸和各個所述納米單元對應的實際出射光相位的映射關系圖，所述評價函數為各個所述納米單元對應的目標出射光相位和各個所述納米單元對應的實際出射光相位的對應關系式；

根據各個所述納米單元在所述基底層平面的位置坐標以及各個所述納米單元在正交偏振態方向上的尺寸，構造波長偏振態復用紅外超透鏡。

10.根據權利要求9所述的波長偏振態復用紅外超透鏡的構造方法，其特征在于，所述基底層包括若干基底單元，所述相位分布關系圖的確定方法包括：

在基底層材料、基底單元形狀、基底單元尺寸、納米單元位置坐標、納米單元材料、納米單元形狀以及納米單元旋轉角度固定的情況下，通過第一偏振態和第一目標波長的紅外光以及第二偏振態和第二目標波長的紅外光照射在正交偏振態方向上具有不同尺寸的若干納米單元的超透鏡，獲取在正交偏振態方向上具有不同尺寸的各個納米單元對應的實際出射光相位；

根據在正交偏振態方向上具有不同尺寸的各個納米單元對應的實際出射光相位，確定相位分布關系圖。