[發(fā)明專利]超透鏡增透膜的設(shè)計(jì)方法、裝置及電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111320258.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN113885106B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝成龍;譚鳳澤;朱健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳邁塔蘭斯科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B1/11
• 分類號(hào): G02B1/11
• 代理公司: 深圳市深佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 吳欣蔚

1.一種超透鏡增透膜的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1，選取填充材料（3），所述填充材料（3）用于填充超透鏡表面微納結(jié)構(gòu)（2）之間的空氣間隙并使超透鏡表面平整；每個(gè)所述微納結(jié)構(gòu)（2）和所述每個(gè)所述微納結(jié)構(gòu)（2）周圍的填充材料（3）組成一個(gè)填充單元；

步驟S2，計(jì)算所述填充單元的等效折射率與等效消光系數(shù)；

步驟S3，基于所述等效折射率與所述等效消光系數(shù)加權(quán)平均獲得被填充的超透鏡的折射率和消光系數(shù)；

步驟S4，基于所述超透鏡的折射率和所述超透鏡的消光系數(shù)計(jì)算超透鏡的增透膜系，得到初始膜系結(jié)果（401）；

步驟S5，優(yōu)化所述初始膜系結(jié)果（401），得到優(yōu)化的增透膜系結(jié)果（402）；所述優(yōu)化所述初始膜系結(jié)果（401）包括：

步驟S501，采用有限元分析對(duì)所述初始膜系結(jié)果（401）進(jìn)行分析，得到帶膜系超透鏡的初始光場(chǎng)相位和初始透過(guò)率；

步驟S502，基于所述初始光場(chǎng)相位和所述初始透過(guò)率進(jìn)行最優(yōu)化迭代，得到優(yōu)化的增透膜系結(jié)果（402）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述填充單元的等效折射率與等效消光系數(shù)包括：

步驟S201，通過(guò)占空比法計(jì)算所述等效折射率與所述等效消光系數(shù)；或

步驟S202，通過(guò)直接計(jì)算法計(jì)算所述等效折射率與所述等效消光系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)占空比法計(jì)算所述等效折射率與所述等效消光系數(shù)的計(jì)算公式如下：

，

，

，

其中，λ為光的波長(zhǎng)、為計(jì)算得到所述填充單元的等效折射率，為計(jì)算得到所述單元的等效消光系數(shù)；為所述微納結(jié)構(gòu)（2）的折射率，為所述填充材料（3）的折射率；為所述微納結(jié)構(gòu)（2）的消光系數(shù)，為所述填充材料（3）的消光系數(shù)；為所述微納結(jié)構(gòu)（2）的面積占所述填充單元面積的比例，為所述填充材料（3）的面積占所述填充單元面積的比例。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)直接計(jì)算法計(jì)算所述等效折射率與所述等效消光系數(shù)的計(jì)算公式如下：

，

，

其中，h為所述微納結(jié)構(gòu)的高度，T₀為入射光的強(qiáng)度，為所述填充單元在不同波長(zhǎng)下的相位，為所述填充單元在不同波長(zhǎng)下的透過(guò)率。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述基于所述等效折射率與所述等效消光系數(shù)加權(quán)平均獲得被填充的超透鏡的折射率和消光系數(shù)的計(jì)算公式如下：

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，

其中，c為加權(quán)系數(shù)，M為整個(gè)超透鏡所含有的填充單元數(shù)，N為選擇的波長(zhǎng)數(shù)，為所述等效折射率，為所述等效消光系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始膜系結(jié)果（401）包括膜層數(shù)、每層膜的厚度和每層膜的材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述最優(yōu)化迭代包括內(nèi)點(diǎn)法、最速下降法和牛頓法。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述優(yōu)化的增透膜系結(jié)果（402）包括膜層數(shù)、每層膜的厚度和每層膜的材料。

9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述初始膜系結(jié)果（401）包括四層膜系；沿著遠(yuǎn)離超透鏡方向每層膜的材質(zhì)依次分別是TiO₂、SiO₂、TiO₂、SiO₂。

10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述初始膜系結(jié)果（401）以靠近超表面的膜為第一層，遠(yuǎn)離超表面的膜依次為第二、三、四層；各層膜之間的厚度關(guān)系至少滿足：第四層＜第一層≤第二層＜第三層。