[發明專利]一種多功能超表面分束器

在審

• 申請號: 202210336943.6
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114637120A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 孫磊;邱兵
• 申請（專利權）人: 天津山河光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/12
• 分類號: G02B27/12
• 代理公司: 北京墨丘知識產權代理事務所(普通合伙) 11878
• 代理人: 唐忠仙;谷軼楠

本申請實施例公開了一種多功能超表面分束器，包括至少兩個超透鏡陣列；其中，至少兩個超透鏡陣列中的任一超透鏡陣列包括至少一個超透鏡單元，至少兩個超透鏡陣列包括超透鏡單元集；超透鏡單元集中包括至少兩個不同光處理功能的超透鏡單元，超透鏡單元集中的各個超透鏡單元的組合關系滿足實現預設功能的第一預設條件，預設功能是指多功能超表面分束器對光的處理功能；至少兩個超透鏡陣列的組合關系滿足實現預設功能的第二預設條件。本申請中超透鏡單元的材質環境適應能力強，能夠應用于各種極端環境，比如高溫或者低溫場景。超透鏡單元多樣化的功能和位置關系可實現多功能集成，包括分束、光束偏轉、濾波、偏振轉換等。

技術領域

本申請實施例涉及光學技術領域，尤其涉及一種多功能超表面分束器。

背景技術

光束分束器是最基本的光學元件之一，它的作用是把單束入射光分成多束。傳統分束片通常只能把光分成兩束，無法實現較多的分束。現在應用比較廣泛的光束分束器是衍射光學元件(Diffractive Optical Elements)，DOE分束器，它分出的光束可以達到幾百上萬束，還能夠實現輸出光束的一維排布、二維排布以及光斑陣列，此外，還可以根據輸出光束的數量、輸出光束間的夾角和輸出光束的排布等的需求，進行定制化設計。

但是現有的光束分束器通常采用塑膠材料制作而成，使得分束器的溫度穩定性較差，從而在一些溫度較高的場景中無法應用，且每種分束器只能實現一種模式的分束功能，適用性較差。

發明內容

本申請實施例提供了一種多功能超表面分束器，能夠實現光束分束器的多功能集成。

第一方面，本申請實施例提供了一種多功能超表面分束器，包括至少兩個超透鏡陣列，其中，

所述至少兩個超透鏡陣列中的任一超透鏡陣列包括至少一個超透鏡單元，所述至少兩個超透鏡陣列包括超透鏡單元集；

所述超透鏡單元集中包括至少兩個不同光處理功能的超透鏡單元，所述超透鏡單元集中的各個超透鏡單元的組合關系滿足實現預設功能的第一預設條件，所述預設功能是指所述多功能超表面分束器對光的處理功能；

所述至少兩個超透鏡陣列的組合關系滿足實現所述預設功能的第二預設條件。

在一種可選的設計中，所述超透鏡單元集中的各個超透鏡單元的組合關系滿足實現預設功能的第一預設條件，包括：

所述超透鏡單元集中的各個超透鏡單元滿足第一組合關系，所述第一組合關系用于使分束光實現以下功能的至少一種：匯聚、發散、準直、偏振轉換、濾波、光束偏轉和光強變化。

在一種可選的設計中，所述至少兩個超透鏡陣列的組合關系滿足實現所述預設功能的第二預設條件，包括：

當任一超透鏡陣列中的全部超透鏡單元接收入射光的端面位于同一平面時：

所述至少兩個超透鏡陣列的接收入射光的端面相互間隔且平行設置；或者，

所述至少兩個超透鏡陣列的接收入射光的端面中，相鄰兩個端面的夾角為預設角度。

在一種可選的設計中，通過調節所述至少兩個超透鏡陣列的超透鏡單元之間的距離以及任一超透鏡單元的大小、焦距和納米結構，調節分束光的直徑和偏轉角度。

在一種可選的設計中，所述多功能超表面分束器還包括：透鏡，其中，

所述透鏡設置在點光源和所述至少兩個超透鏡陣列中接收所述點光源入射光的超透鏡陣列之間，用于把點光源的入射光擴束成大光束。

在一種可選的設計中，所述多功能超表面分束器還包括：基板，其中，

所述基板用于透射或者反射從所述至少兩個超透鏡陣列中出射的多束光。