[發明專利]一種聚焦渦旋光束的超透鏡及超透鏡陣列

在審

• 申請號: 202210319982.5
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114815014A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張金平;楊俊波;吳加貴;袁歡;王澤豪;鄧陽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08;G02B3/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

1.一種聚焦渦旋光束的超透鏡，其特征在于，包括呈二維周期性分布單元結構，所述單元結構包括基底和位于基底表面的的納米介質柱，所述基底和納米介質柱為全介質材料，

單元結構的相位滿足：

其中，f代表超透鏡的焦距，(x，y)為超透鏡平面上任意位置的坐標，λ為超透鏡的入射波長，入射波長λ的范圍為214.2-285.7nm，m表示渦旋光的拓撲荷數，單元結構與x軸的夾角為θ，單元結構的相位與θ需要滿足

2.如權利要求1所述的聚焦渦旋光束的超透鏡，其特征在于：單元結構的周期P_x＝P_y＝0.15μm，基底厚度t＝0.1μm，納米介質柱沿z軸方向的高度h＝0.4μm，沿x軸方向的長度是l＝0.08μm，沿y軸方向的寬度是w＝0.05μm，納米介質柱的材料為氮化鎵，基底的材料為二氧化硅。

3.如權利要求2所述的聚焦渦旋光束的超透鏡，其特征在于：所述聚焦渦旋光超透鏡尺寸為15×15μm²，相位平面為100×100像素，透鏡半徑為R＝7.5μm，焦距設置f為15μm。

4.如權利要求3所述的聚焦渦旋光束的超透鏡，其特征在于：所述拓撲荷數m＝2，所述入射波長λ＝214.2或λ＝248.3或λ＝260或λ＝285.7。

5.一種聚焦渦旋光束的超透鏡的超透鏡陣列，其特征在于：利用多個如權利要求1所述的聚焦渦旋光束的超透鏡組成超透鏡陣列，將不同拓撲荷數的渦旋光聚焦在同一個焦平面上。

6.如權利要求5所述的聚焦渦旋光束的超透鏡的超透鏡陣列，其特征在于：由λ＝214.2，m＝-1的超透鏡、λ＝248.3，m＝1的超透鏡、λ＝260，m＝-2的超透鏡及λ＝285.7，m＝2的超透鏡組成2×2的超透鏡陣列，所有超透鏡的相位平面設置為100×100像素，焦距為15μm，透鏡半徑為7.5μm，每個超透鏡的單元結構的周期P_x＝P_y＝0.15μm，基底厚度t＝0.1μm，納米介質柱沿z軸方向的高度h＝0.4μm，沿x軸方向的長度是l＝0.08μm，沿y軸方向的寬度是w＝0.05μm，納米介質柱的材料為氮化鎵，基底的材料為二氧化硅。

7.如權利要求5所述的聚焦渦旋光束的超透鏡的超透鏡陣列，其特征在于：由m＝1、m＝2和m＝3的超透鏡組成3×3的超透鏡陣列，所有超透鏡的相位平面設置為120×120像素，焦距為10μm，透鏡半徑為9μm，每個超透鏡的單元結構的周期P_x＝P_y＝0.15μm，基底厚度t＝0.1μm，納米介質柱沿z軸方向的高度h＝0.4μm，沿x軸方向的長度是l＝0.08μm，沿y軸方向的寬度是w＝0.05μm，納米介質柱的材料為氮化鎵，基底的材料為二氧化硅。