CN114994813B - 片上透反射超透镜、设计方法及具有透反射双通道的4f光学系统 - Google Patents
片上透反射超透镜、设计方法及具有透反射双通道的4f光学系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114994813B CN114994813B CN202210830909.4A CN202210830909A CN114994813B CN 114994813 B CN114994813 B CN 114994813B CN 202210830909 A CN202210830909 A CN 202210830909A CN 114994813 B CN114994813 B CN 114994813B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- groove
- sub
- transflective
- superlens
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 72
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 31
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 20
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0012—Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明公开一种片上透反射超透镜，包括支撑层以及位于支撑层上的功能层，功能层包括若干沿y方向周期性排布的纳米沟槽超构单元，纳米沟槽超构单元包括第一子沟槽和第二子沟槽，功能层中仅包含第一子沟槽沿x方向的长度l以及第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d两个变量；各纳米沟槽超构单元的透射相位响应于其中第一子沟槽长度l的变化，反射相位ψ(y)响应于其中第一和第二子沟槽的距离d的变化。本发明通过调节纳米沟槽超构单元的几何参数可实现对透射光的相位和反射光相位的独立调控。进一步，本发明还提供一种双通道4f光学系统，可在透射通道和反射通道独立进行不同的光学处理，实现透射通道的高通滤波和反射通道的低通滤波功能。
Description
技术领域
本发明属于光电功能器件与材料制备技术领域，具体涉及一种片上透反射超透镜、设计方法及具有透反射双通道的4f光学系统。
背景技术
凸透镜和凹面镜是实现光聚焦最常用的光学元件。从傅里叶光学观点看，聚焦是一个对光信号的傅里叶变换操作过程，也就是将光信号在空间域和空间频率域进行相互转换。对光信号的傅里叶变换操作是光信息处理中最重要和基础的操作，在信息光学领域中具有极其重要的作用。然而随着光信息技术的发展，特别是集成光学的发展，传统的凸透镜和凹面镜由于其较大的尺寸和体积，已经不能满足小型化和集成化的需要。如果要进一步减小光学元件尺寸，提高光学系统的集成度，则不能再依靠传统光学调控的思路，需要一种新的设计方案。近年来利用人工微结构，特别是利用超表面方案开展的超透镜研究将透镜元件的体积缩小到了光波长尺度，并且已经成功实现了多种光学功能。通过对人工微结构基本单元的设计和排列，科学家们已经提出了各种超透镜的方案。通过设计和排列超构单元组成超透镜，目前已经可以在三维自由空间和二维面内空间中实现多种聚焦功能。
相比于实现三维空间光聚焦调制的超透镜，将超构单元在二维平面空间内进行一维排列，对面内传输的面内光进行聚焦操作的超透镜由于其工作方式和更小的空间尺寸，更有可能与片上光子学器件相结合。目前已经有不少关于片上超透镜(反射式超透镜或透射式超透镜，也称“面内超透镜”)的工作，特别是可以利用其在二维面内的傅里叶变换功能进行光信号的数学处理和光学运算操作。那么，很自然的联想到，既然透射聚焦和反射聚焦都是傅里叶变换操作的过程，如果可以利用同一个超透镜实现对透射光和反射光的同时聚焦，那么将可以实现在透射通道和反射通道进行并行的光学处理，这将有可能大大提高光信息处理的效率。然而目前看，并没有相关的工作可以实现这样的透反射同时聚焦的光学功能。传统的光学凸透镜和凹面镜，也都是仅仅可以实现对透射光或者反射光的一种功能的聚焦。
根据前期的调研，目前一些超透镜的设计，可以在三维空间中对偏振的入射光分别在透射光路和反射光路实现聚焦。然而和三维空间中光调控不同，在面内传输的光往往具有单一的偏振模式，并且二维面内的超透镜设计相比工作在三维空间中的超透镜结构设计上受到的约束也更多，可供设计自由度也比较少。也就是说，到目前为止，能够在二维面内空间同时对透反射光聚焦的超透镜设计依然是空白。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种可同时实现反射功能和透射功能的片上透反射超透镜，利用二维人工微结构设计一种“纳米沟槽超构单元”，通过调节纳米沟槽超构单元的几何参数，能实现对透过纳米沟槽超构单元的透射光的相位和被纳米沟槽超构单元所反射的反射光的相位进行独立调控，并且，片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距和反射光聚焦的焦距也可独立调控。进一步，本发明还提供一种片上透反射超透镜的设计方法和双通道4f光学系统，双通道4f光学系统可以在透射通道和反射通道独立进行不同的光学处理，实现透射通道的高通滤波和反射通道的低通滤波功能。
本发明的技术方案包括：
方案一：一种片上透反射超透镜，包括支撑层以及位于支撑层上的功能层，所述功能层的折射率大于支撑层的折射率；所述功能层包括若干沿y方向周期性排布的纳米沟槽超构单元，所述周期小于入射光的工作波长；所述纳米沟槽超构单元包括沿x方向排布的第一子沟槽和第二子沟槽，x方向垂直于y方向；所述功能层中仅包含第一子沟槽沿x方向的长度l以及第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d两个变量；所述功能层中各纳米沟槽超构单元的透射相位响应于其中第一子沟槽沿x方向的长度l的变化，反射相位ψ(y)响应于其中第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d的变化。
作为一种优选方案，所述长度l的变化范围满足所述片上透反射超透镜的透射光相位分布在0至2π区间内；所述距离d的变化范围满足所述片上透反射超透镜的反射光相位分布在0至2π区间内。
作为一种优选方案，所述片上透反射超透镜的透射光聚焦的焦距和反射光聚焦的焦距均在20-40微米范围内。
作为一种优选方案，所述片上透反射超透镜的反射光聚焦的焦点的y偏量满足与之对应的偏轴角度在10～50度范围以内。
作为一种优选方案，所述功能层的折射率≥1.6，所述支撑层的折射率≤1.5。
作为一种优选方案，所述周期小于等于二分之一入射光的工作波长。
作为一种优选方案，所述第一子沟槽和第二子沟槽的横截面均为矩形结构，且第一子沟槽和第二子沟槽垂直布置。
作为一种优选方案，所述功能层中，各纳米沟槽超构单元的透射相位和反射相位ψ(y)分别满足：
式中，y是纳米沟槽超构单元在y方向上的空间位置，λ是入射光的工作波长，fT是片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距，fR是片上透反射超透镜反射光聚焦的焦距，neff是面内光的有效折射率，yoff表示反射光聚焦的焦点的y偏量。
方案二：一种片上透反射超透镜设计方法，其包括：
提供一种支撑层及功能层，所述功能层的折射率大于支撑层的折射率；
设计一种开设于功能层的纳米沟槽超构单元，所述纳米沟槽超构单包括沿x方向排布的第一子沟槽和第二子沟槽，所述第一子沟槽和第二子沟槽的具体结构和尺寸参数满足：各纳米沟槽超构单元的透射相位响应于该纳米沟槽超构单元中第一子沟槽沿x方向的长度l的变化，各纳米沟槽超构单元的反射相位ψ(y)响应于该纳米沟槽超构单元中第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d的变化；所述y方向垂直于x方向；
将所述纳米沟槽超构单元沿y方向周期性排布，定义所述纳米沟槽超构单元沿y方向排布的周期，所述周期小于入射光的工作波长；
定义所述片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距、反射光聚焦的焦距、反射光聚焦的焦点的y偏量；
定义各纳米沟槽超构单元中，第一子沟槽沿x方向的长度l以及第一子沟槽和第二子沟槽沿x方向的距离d，使所述纳米沟槽超构单元的透射相位和反射相位ψ(y)满足：
式中，y是纳米沟槽超构单元在y方向上的空间位置，λ是入射光的工作波长，fT是片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距，fR是片上透反射超透镜反射光聚焦的焦距，neff是面内光的有效折射率，yoff表示反射光聚焦的焦点的y偏量；
由此得到所述功能层中所述纳米沟槽超构单元的具体结构和尺寸参数，进而得到所述片上透反射超透镜。
方案三：一种具有透反射双通道的4f光学系统，其包括两个透射式透镜和一个如方案一或其任意一项优选方案所述的片上透反射超透镜；所述透射式透镜的透射光聚焦的焦距、所述片上透反射超透镜的透射光聚焦的焦距和反射光聚焦的焦距均相等。
本发明具有以下有益效果：
(1)在过去的光学设计中，对于透射光的聚焦和对于反射光的聚焦几乎是无法同时实现的，也就是利用单一光学器件，例如超透镜，只能实现透射聚焦或者反射聚焦的单一功能。本发明首次将透射聚焦和反射聚焦功能利用同一个微纳光学器件实现，通过二维面内的微结构单元(即纳米沟槽超构单元)的设计和空间排布，对面内光同时实现透射和反射的聚焦。并且，能实现对透过纳米沟槽超构单元的透射光的相位和被纳米沟槽超构单元所反射的反射光的相位的独立调控，以及片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距和反射光聚焦的焦距的独立调控，实现了光学功能的集成化。
(2)根据光学理论，光从一种介质进入另一种介质，大多数情况下都会将能量分配在透射和反射光路中。如果仅仅只能利用透射或者反射部分的能量，而对另一部分光路的能量放弃利用，将造成能量利用效率低下。本发明可以同时对透反射光进行调制，实现了对透反射光路的同时利用，也为提高能量利用效率提供了思路。
(3)光聚焦是重要的光学操作，特别是在光学计算中，光聚焦是实现傅里叶变化的重要手段。本发明公开的4f光学系统对于入射光在透反射光路上能实现独立的傅里叶变换功能，通过在透射通道的傅里叶面和反射通道傅里叶面的滤波操作，实现透射通道上高通滤波和反射通道上低通滤波的不同光学操作，为透反射两个不同光学功能的并行实现提供了解决方案。
(4)本发明可将反射聚焦光路设计成离轴式光路，将入射光和反射光在空间上实现分离，提高实际使用中的便利性。
(5)本发明所公开的片上透反射超透镜，能工作在工作波长附近一个较宽的波段内，并且总能量效率可超过60％，达到70％。
(6)本发明公开的双通道4f光学系统，该系统可以在透射通道和反射通道独立进行不同的光学处理，可实现透射通道的高通滤波和反射通道的低通滤波功能。
附图说明
图1：(a)为二维片上透反射超透镜的工作示意图；(b)为组成超透镜的结构单元示意图；(c)一种纳米沟槽超构单元结构的电场y方向分量图；(d)另一种纳米沟槽超构单元结构的电场y方向分量图。
图2：(a)是透射光振幅随l和d的变化情况；(b)是反射光振幅随l和d的变化情况；(c)是透射光相位随l和d的变化情况；(d)是反射光相位随l和d的变化情况。
图3：(a)是设计的反射焦距fR＝20微米和透射焦距fT＝20微米的片上透反射超透镜光强分布以及该透镜透反射聚焦的半峰宽；(b)是设计的反射焦距fR＝30微米和透射焦距fT＝20微米的片上透反射超透镜光强分布以及该透镜透反射聚焦的半峰宽；(c)是设计的反射焦距fR＝30微米和透射焦距fT＝30微米的片上透反射超透镜光强分布以及该透镜透反射聚焦的半峰宽；(d)是设计的反射焦距fR＝40微米和透射焦距fT＝30微米的片上透反射超透镜光强分布以及该透镜透反射聚焦的半峰宽；(e)是设计的反射焦距fR＝40微米和透射焦距fT＝40微米的片上透反射超透镜光强分布以及该透镜透反射聚焦的半峰宽。
图4：(a)透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜在1400纳米、1500纳米、1600纳米、1700纳米和1800纳米波长的聚焦情况；(b)透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜在1400纳米、1500纳米、1600纳米、1700纳米和1800纳米波长的半峰宽；(c)透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜在1400纳米、1500纳米、1600纳米、1700纳米和1800纳米波长的透反射聚焦效率和总效率；(d)设计工作波长为1550纳米，透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜将反射偏轴角度从10°逐渐变化到50°时的光强度分布；(e)设计工作波长为1550纳米，透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜将反射偏轴角度从10°逐渐变化到50°时的半峰宽情况；(f)设计工作波长为1550纳米，透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜将反射偏轴角度从10°逐渐变化到50°时的透反射聚焦效率和总效率。
图5(a)所示是双通道4f光学系统的结构示意图；(b)显示的是该双通道4f光学系统中的光强度分布；(c)是入射光的空间强度分布；(d)是x＝90微米处像面上获得的光强度分布，虚线表示的是傅里叶变换解析值的结果；图5(e)是x＝-90微米处像面上获得的光强度分布，虚线表示的是傅里叶变换解析值的结果。
附图标注：1-SOI衬底，2-SOI功能层(硅)。
具体实施方式
本发明的第一方面公开一种片上透反射超透镜，片上透反射超透镜主要由高折射率材料薄膜构成，即功能层，折射率通常≥1.6，例如，可选择硅、氮化硅、三氧化二铝、氮化镓等，实施中可以直接在SOI(Silicon-On-Insulator)衬底中的硅层进行图案设计。除高折射率层外，还可以使用低折射率介质材料作为微结构的整体支撑，即支撑层，折射率通常≤1.5，例如，可选择二氧化硅、玻璃等材料制作。
片上透反射超透镜包括若干纳米沟槽超构单元，这些纳米沟槽超构单元沿着y方向的周期性排列。纳米沟槽超构单元，由两个相互垂直的子沟槽组合而成，即一个沿着x方向的x子沟槽(其长度沿x方向可调，宽度沿y方向，为固定值)和一个沿y方向的y子沟槽(其长度沿y方向，宽度沿x方向，均为固定值)。排列的周期应小于入射光折工作波长，优选是小于等于1/2工作波长或者小于等于1/3工作波长。纳米沟槽制备在SOI衬底的器件层(即硅层)中。在功能层的厚度上，SOI衬底中顶部Si器件层的厚度通常既要保证微加工的便利和可行性，以实现合适的沟槽深宽比，另一方面还满足光学模式的要求。例如，实施例中所公开的透反射超透镜结构，功能层的厚度范围可以在0.1～0.3um以内。对于子沟槽的形状的设计，在保证光学功能，即只要满足透反射的相位调制功能的前提下，对子沟槽的具体结构并无特殊要求。也就是说，只要满足通过改变所设计的x子沟槽的长度l可以调制片上透反射超透镜透射光的相位，通过改变y子沟槽的位置可以调制片上透反射超透镜反射光的相位即可，子沟槽的结构及其他参数的选取并没有特殊要求。为了设计和制备的便利性，本发明实施例中使用的子沟槽采用矩形结构。
本发明通过对两个子沟槽间距d的改变，可以实现对反射光相位的调制。最重要的是，改变l和d的取值可以分别对透射光和反射光(简称“透反射光”)进行调制，这两种调制互相独立，几乎没有相互影响。也就是改变l时，仅仅对透射光的相位改变，而对反射光相位几乎没有影响。改变d时，仅仅对反射光相位改变，而对透射光相位没有影响。通过l和d的选择，利用一个纳米沟槽单元可以实现透射光相位和反射光相位在0至2π区间任意取值的组合。结合图1(b)所示，纳米沟槽超构单元中，x子沟槽的长度l和两个子沟槽的间距d作为结构设计中的可变变量。片上透反射超透镜的功能层中，仅包含x子沟槽沿x方向的长度l及x子沟槽和y子沟槽沿x方向的距离d两个变量，因此工作中的所有设计都是通过调节纳米沟槽结构单元中的这两个变量来调节其光学性质。但在实际应用中，有时还需要考虑到透反射通道上能量的分配。结合图1(a)所示，优选，本发明实施例中选取的结构参数能使得特定工作波长的入射光的能量几乎平均的分配在透射和反射光路上，具体可通过调节子沟槽的宽度来实现。而对于其他波段的设计，例如，可见波段、太赫兹波段、微波波段，具体的结构参数可依据波长进行适应性设计。
本发明通过一系列纳米沟槽单元沿着y方向的一维排列组成片上透反射超透镜。片上透反射超透镜的每一个纳米槽单元都可以独立的调节透反射相位，从而所组成的片上透反射超透镜可以实现对透射相位和反射相位任意的空间分布。排列成的超透镜在y方向呈长条形，这种准一维的结构占用空间小，具有极高的集成度。片上透反射超透镜在透反射聚焦的焦距可由超透镜的空间相位分布决定。由于透反射相位的空间分布可以灵活调控，因此，在透射光通道，聚焦的焦距位置可以灵活调控，在反射光通道，反射光聚焦的焦距也可以灵活调控。为了方便在实际应用，本发明所展示的透反射聚焦设计中，特意将反射光路设计成了离轴式光路，即将入射光路和反射光路在空间上分开，方便对透反射聚焦的有效、便捷利用。
根据透镜聚焦公式，沿着y方向排列的超构单元的透射相位和反射相位ψ(y)需要满足以下条件便可以实现对透射光和反射光的聚焦：
其中，y是空间位置(即在y方向上的坐标)，λ是入射光在自由空间的波长(即入射光的工作波长)，fT和fR分别是所设计的透射光聚焦的焦距(简称透射式焦距)和反射光聚焦的焦距(简称反射式焦距)，yoff表示反射光焦点的y偏量，neff是面内光的有效折射率。其中，面内光的有效折射率通常与功能层的材料及厚度有关，实施例中取值为2.82。
本发明的第二方面是公开了一种片上透反射超透镜的设计思路。在具体设计时，例如，构造一个透射聚焦焦距为fT，反射焦距为fR，并且反射离轴焦点在y方向位置偏移yoff的片上透反射超透镜，我们先是根据上述公式计算出不同纳米槽超构单元所在的空间位置y所需要的透射相位和反射相位ψ(y)，其中一个y的位置对应一对/>和ψ(y)；然后可以在图2(c)和图2(d)中，挑选能够满足需要的一对l和d的值，使得能同时满足/>和ψ(y)的值的要求。因为如前所述，l的改变仅仅会改变/>d的改变仅仅会改变ψ，所以我们所设计的纳米沟槽超构单元是可以实现任意的/>和ψ(y)的要求的。因此，根据透镜聚焦公式可以计算出为实现某一特定焦距的聚焦所需要的透射和反射的空间相位分布。空间相位分布也就是在不同的空间位置，需要满足特定的透射和反射相位取值。而根据前面所述的纳米沟槽超构单元的性质介绍，利用纳米沟槽超构单元可以近乎完美的实现在任意位置的任意的透射和反射相位的组合，再通过纳米沟槽超构单元的排列，可以同时满足透射和反射聚焦的空间相位要求。
需要要注意的是，根据公式(1)和(2)，里面都有工作波长λ这一项，也就片上透反射超透镜的结构设计，是依据某一个特定波长和透反射焦距来设计的。但是我们发现，根据某一特定工作波长来设计的片上透反射超透镜，事实上也可以工作在工作波长附近一个较宽的波段内。本发明在实施例中所设计的片上透反射超透镜的工作波长是1550纳米，但是通过计算可以发现，在1400-1800纳米的工作波长范围内，该片上透反射超透镜依然可以实现对透射光和反射光有效的聚焦，并且能量效率约为70％。
还需要要注意的是，本发明中片上透反射超透镜的离轴反射光路的偏轴角也可以进行灵活设计。依据公式(2)，也是可以通过设计排列纳米槽调节透反射的空间相位分布来实现。偏轴角度在10度到50度的变化范围内，片上透反射超透镜依然显示了有效的透反射聚焦功能。其中，偏轴角度和反射光焦点的y偏量yoff为对应关系，可根据偏轴角度计算反射光焦点的y偏量yoff，反之亦然。
此外，本发明设计的片上透反射超透镜对透反射可以实现焦距在20-40微米范围内透反射焦距的任意组合，并且在透反射聚焦的同时还具有较高的聚焦效率。其中，总聚焦效率定义为透射效率和反射效率之和，不同透反射焦距的超透镜设计总聚焦效率可超过60％。
本发明的第三方面是利用一个片上透反射超透镜和两个透射式透镜，构造一个具有透反射双通道的4f光学系统。该系统中，两个透射式透镜分别布置在片上透反射超透镜的两侧，与片上透反射超透镜间隔两个焦距。该系统对于入射光在透反射光路上可以实现独立的傅里叶变换功能，通过在透射通道的傅里叶面和反射通道傅里叶面的滤波操作，实现了透射通道上高通滤波和反射通道上低通滤波的不同光学操作。
具体的，其工作原理是在透射和反射光路上分别设计一个独立的4f光学系统。在透射光路上，带有信息像平面位于片上透反射超透镜的左侧焦平面，经过片上透反射超透镜的透射聚焦，在片上透反射超透镜的透射焦平面，也就是傅里叶面获得经过傅里叶变换后的空间频率分量。在傅里叶面可以对傅里叶分量进行筛选。筛选后的傅里叶分量再次被放置于后方的透射式超透镜逆傅里叶变换，并最终在透射式超透镜的右侧焦平面处获得被空间滤波后的像。反射光路类似，带有信息的像被片上透反射超透镜反射聚焦进行一次傅里叶变换，在片上透反射超透镜的反射聚焦焦平面处可以获得经过傅里叶变换后的空间频率分量。经过筛选后的傅里叶分量再次经过一个透射式超透镜被逆傅里叶变换，最终获得的经过滤波的像。透反射的两条光路空间上是分离并且独立的。可见，本发明所公开的4f光学系统可以同时在透反射光路对光信息进行傅里叶变换，提供了透反射两个并行的光路可以利用，为不同光学功能的并行实现提供了解决方案。
需要注意的是，本发明第一方面透反射透镜的透反射焦距是相互独立的，可以根据需求任意设计，不要求一致。但是在设计4f光学系统时，我们需要保证其是的透反射焦距和透射式透镜的焦距一致，以此实现4f光学系统的上述功能。
本发明的第四方面是公开片上透反射超透镜的制作工艺。基于纳米槽的片上透反射超透镜制备可以有至少两种方法。一种是利用聚焦离子束，直接在SOI衬底的器件层上制备出沟槽结构，完成片上透反射超透镜的制作。或者也可以采用电子束曝光的方法，在SOI衬底上涂正胶光刻胶，随后电子束照射计划制造凹槽的位置，显影后凹槽位置上方无光刻胶保护，随后利用感应耦合等离子刻蚀(ICP)方法，在无光刻胶保护的位置刻蚀硅，最终实现沟槽结构的制备完成片上透反射超透镜制备。
为清楚理解本发明，下面我们将结合具体的实施例和附图对本发明的技术方案作进一步解释和说明。
图1(a)所示，是二维面内片上透反射超透镜的工作示意图。整个片上透反射超透镜是制备在SOI标准晶圆上，具体的是由顶层器件层(即硅层)中的沿y方向一维排列的纳米沟槽超构单元结构组成，硅层的厚度在0.22±0.01微米。面内的入射光偏振方向为TE方向(即y方向)，入射光的能量方向是沿着x方向，也即沿着x方向入射到超透镜。有一部分光透过超透镜，另一部分光被超透镜反射。透射光和反射光都被超透镜聚焦在各自独立设计的焦点位置。
图1(b)是组成超透镜的结构单元，也就是我们所设计的纳米沟槽超构单元。该超构单元由两个相互垂直的矩形子沟槽组成，即沿x方向延伸的x子沟槽和沿y方向延伸的y子沟槽。实施例中，通过设计x子沟槽的长度来实现透射光相位的调节，所以x子沟槽的长度与片上透反射超透镜所使用的介质折射率有关，此外x子沟槽的宽度会影响能量在透反射光路上的分布，目前的设计成长条状一方面考虑的是对透射光相位的精准调制，一方面是为了能实现透反射光路能量平均分配，具体可通过调节两个子沟槽的宽度来实现。工作波长为1550nm时，两个子沟槽的几何结构参数如图中所标记，x子沟槽沿x方向的长度lx(也即l)，x子沟槽沿y方向的宽度wx为0.16±0.01微米；y子沟槽沿y方向的长度ly为0.45±0.01微米，沿x方向的宽度wy为0.4±0.01微米，两个沟槽之间的间隔d，其中，x子沟槽的长度l和两个子沟槽的间距d是本发明用来调节光学性质的可变参数。其中，两个子沟槽的间距d是也可以看作是y子沟槽较x＝0的偏移量，也即在x方向上的位置。纳米沟槽超构单元的排布周期为0.50±0.01微米。工作中的所有设计都是通过调节纳米沟槽结构单元中的这两个变量来调节其光学性质，除了l和d之外，纳米沟槽超构单元的其他几何参数都保持不变。
我们首先针对两个具有不同l和d取值的纳米沟槽超构单元的光学性质进行了模拟。所挑选的两个纳米沟槽结构单元分别取l＝0.80微米，d＝0.20微米，参见图1(c)，以及l＝2.00微米，d＝0.35微米，参见图1(d)。我们在图1(c)和图1(d)中画出了这两个纳米沟槽超构单元结构的电场y方向分量图。在模拟中图1(c)和图1(d)中，入射光位置在x＝-1微米，入射光沿着x方向分别射向两个纳米沟槽结构。其中，x＝0的位置就是x子沟槽的一个端点位置，或者说，我们是将x子沟槽的一个端点固定在了x＝0的位置，另一个端点的位置就是x＝l。我们用黑色虚线标记出了图1(c)和图1(d)中最靠近x＝3微米和x＝-2微米的电场极大的位置。通过比较图1(c)和图1(d)中黑色虚线的相对位置，可以发现图1(c)和图1(d)中的两个纳米子沟槽确实可以对透射光的相位和反射光的相位起到调节作用。图1(c)和图1(d)中黑色虚线的位置不同，反应的就是透射光的相位和反射光的相位在图1(c)和图1(d)中存在差别。黑色虚线的位置，是在x＝3附近和x＝-2附近，挑选出的电场y分量实部极强的两个位置。其实用处就是让大家以虚线为参考，比较c和d中的透射相位，以及c和d的反射相位，都有所不同。也就是调节l和d，可以有效的实现对透反射相位的改变。
在图(2)中，我们计算了变化l和d，对透射光和反射光相位的影响。图2(a)是透射光振幅随l和d的变化情况，图2(b)是反射光振幅随l和d的变化情况。图2(a)可以看出，当d在0.2微米至0.5微米范围内变化，同时l在0.1微米至2.2微米范围内变化时，透射光的振幅变化范围是0.50至0.82。图2(b)可以看出，当d在0.2微米至0.5微米范围内变化，同时l在0.1微米至2.2微米范围内变化时，反射光的振幅变化范围是0.57至0.87。因此在我们所设置的变化范围内，透射光和反射光的振幅变化最大约为0.3，振幅的变化幅度有限。透反射振幅的变化范围并不大，这是利用超构单元来组成超构表面的一个前提要求。在透射振幅差别不大的前提下，进行相位的调节。
图2(c)是透射光相位随l和d的变化情况，图2(d)是反射光相位随l和d的变化情况。从图2(c)中可以看出，当我们固定d，将l从0.1变化至2.2微米时，透射光的相位将从2π变化到0，然而当我们固定l而变化d时，透射光的相位几乎没有变化。图2(d)所示的情况却刚好相反，当我们固定d变化l的时候，反射光的相位几乎不发生变化，而当我们固定l，将d从0.2变化至0.5微米时，可以实现反射光的相位从2π变化到0。图2(c)和图2(d)显示，通过l的变化，可以调节透射光的相位，而对反射光的相位几乎不起到调节作用。通过d的变化，可以调节反射光的相位，而对透射光的相位几乎没有影响。这进一步说明，我们可以通过选取合适l和d的值，利用单个纳米沟槽结构实现任意的在0到2π范围内的，透射相位和反射相位的组合。这种对于透射光相位和反射光相位的任意组合，是我们实现透反射光路独立聚焦设计的物理基础。
实施例中，我们在入射光波长λ＝1550纳米，反射焦点y偏量yoff＝-10微米的情况下，设计了不同透射焦距和反射焦距的片上透反射超透镜，模拟的光强分布结果如图3所示。图3(a)对应fR＝20微米，fT＝20微米；图3(b)对应fR＝30微米，fT＝20微米；图3(c)对应fR＝30微米，fT＝30微米；图3(d)对应fR＝40微米，fT＝30微米；图3(e)对应fR＝40微米，fT＝40微米。从图上可以看出，在所有这些设计的片上透反射超透镜，都有效的将透射和反射光聚焦到了所设计的焦点位置，并且具有较高的聚焦效率。聚焦效率随着不同焦距的设计会发生改变，但是总聚焦效率能保持在60％以上，并且在fR＝30微米，fT＝30微米的片上透反射超透镜设计中可以达到69.3％的总聚焦效率。此外我们还计算了每组设计对应的透反射聚焦的半峰宽，如图3显示，在我们所设计的不同透反射焦距的设计中，半峰宽都保持在1微米左右，显示出了我们所设计的片上透反射超透镜具有较好的聚焦效果。
为了进一步对我们的片上透反射超透镜的有效性进行验证，我们还计算了在不同波长下和不同斜反射偏轴角度情况下超透镜的透反射聚焦效果。如图4(a)所示，我们考虑了一个设计工作波长为1550纳米，透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜在1400纳米到1800纳米宽波段的聚焦情况。图4(a)是计算得到的光强分布图，可以看出，在1400纳米至1800纳米波段，片上透反射超透镜都有效的将透射光和反射光进行了聚焦。此外还可以看出透反射聚焦的焦距，都随着波长的增加而逐渐减小。图4(b)的半峰宽计算结果显示，在1400纳米到1800纳米波长范围内，透反射聚焦的半峰宽都保持在0.9微米左右。图4(c)显示了聚焦效率，可以看出在1400纳米到1800纳米波长范围内聚焦的总效率能够达到约70％。
图4(d)显示的是设计工作波长为1550纳米，透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米的透反射聚焦透镜将反射偏轴角度从10°逐渐变化到50°时的光强度分布。可以看出，随着偏轴角度逐渐增加，透射和反射光都可以实现聚焦。在偏轴角度变化过程中，透射光的聚焦情况几乎不发生变化，这正验证了我们的设计的透反射聚焦是独立调制的功能，在调节反射聚焦的时候对透射没有影响。图4(e)和图4(f)显示了变化偏轴角时候的透反射聚焦的半峰宽和聚焦效率。可以看出，当偏轴角度变大时，反射聚焦的半峰宽明显增加，并且反射聚焦效率明显下降。这说明随着偏轴角度的增加，反射光聚焦受到影响，聚焦效果和效率都下降。这是由于随着偏轴角度的增加，反射光的反射角度增大，此时除了沿设计方向的反射光线外，由于能量守恒和边界条件的限制，还会出现其他方向的反射光，也就是寄生反射效应的出现，降低了大角度反射设计的聚焦效率。
需要说明的是，实施例中设计的工作波长是1550纳米，但是事实上是可以根据需要灵活的设计工作波长的，只需要适当的调节纳米沟槽的几何参数就可以。调节方法也是根据折射公式、散焦公式等，计算出所需要的透反射相位，然后从图2(c)和(d)里面寻找相对对应的l和d就可以了。
作为本发明的第三方面，我们更进一步的设计了一个双通道并行的4f光学系统以显示片上透反射超透镜设计在光信息领域应用中的并行处理功能。如图5(a)所示是双通道4f光学系统的结构示意图，一个设计工作波长为1550纳米透反射焦距分别为fR＝30微米，fT＝30微米，反射焦点y偏量yoff＝-10微米的片上透反射超透镜放置在x＝0，y＝0的位置。两个完全一样的fT＝30微米的透射式超透镜分别放置在x＝60微米，y＝0微米，和x＝-60微米，y＝-20微米位置。这两个透射式超透镜的设计方案，也是通过公式(1)和(2)计算出所需要的透射相位分布，并通过图2(c)来确定超构单元的几何结构。这里透射fT＝30微米，反射fR＝30微米，yoff＝10微米，波长＝1550纳米，所以可以根据公式(1)和(2)计算出每一个y的位置对应的透反射相位。然后根据透反射相位要求，从图2(c)和(d)中挑选出响应的l和d，也就是超透镜每一个纳米槽子结构的位置，对应一个l和d。这样一个系统，分别在透射和反射光路上，构成了4f光学系统。其中透射光路的傅里叶面位于x＝30微米，反射光路的傅里叶面位于x＝-30微米。透射光路经过两次傅里叶变换后的像面位于x＝90微米，反射光路经过两次傅里叶变换的像面位于x＝-90微米。
该双通道并行透反射4f光学系统的工作原理是：入射光从x＝-30微米位置入射并沿x方向传播。入射光电场沿y方向的强度分布作为入射光的输入信息。在本例中，我们入射光的输入选择了双高斯峰形。峰形如图5(c)所示。在透射光路上，透射经过聚焦(傅里叶变换)后，其空间频率分量分布在x＝30微米处的傅里叶面上。在傅里叶面上，通过对不同空间频率的傅里叶分量进行过滤筛选，譬如在这里我们阻挡了0级的傅里叶分量，而允许其他级次的傅里叶分量通过。这些通过的傅里叶分量再次通过位于x＝60微米处的超透镜，也就是经过一次逆傅里叶变换过程，最终成像在x＝90微米处的像平面。该过程是一个典型的利用傅里叶光学原理的空间滤波过程，由于我们在傅里叶面上对0级傅里叶分量进行了阻挡，因此透射通道是一个高通空间滤波的操作。在反射通道上，反射光被聚焦在x＝-30微米处的傅里叶面上，在这里我们仅允许0级傅里叶分量通过，阻挡了其他所有高级次的分量。允许通过的0级傅里叶分量又被x＝-60微米处的透射超透镜反傅里叶变换，最终成像在x＝-90微米的像面上。从上面的透射通道和反射通道的4f光学过程可以看出，透射通道和反射通道是完全独立的，对于透射通道的空间滤波操作由x＝30微米处的傅里叶面操作完成，对于反射通道的空间滤波操作由x＝-30微米处的傅里叶面操作完成，也就是我们对同一个输入信号，并行的进行了两个独立的光学操作。图5(b)显示的是该双通道4f光学系统中的光强度分布，可以清楚地看出，在透射和反射光路上，分别进行了独立的光学操作，并最终在x＝90微米和x＝-90微米的像面获得了两个空间滤波成像结果。图5(c)是入射光的空间强度分布，也就是输入的光信号。图5(d)是x＝90微米处像面上获得的光强度分布，虚线表示的是傅里叶变换解析值的结果。图5(e)是x＝-90微米处像面上获得的光强度分布，虚线表示的是傅里叶变换解析值的结果。可以看出，由4f光学系统获得的透射空间滤波和反射空间滤波的结果和解析计算得到的结果基本保持了一致。由此证明了我们构造的双通道4f光学系统具有光学处理的有效性。可以同时在透反射光路对光信息进行傅里叶变换，从而提供了透反射两个并行的光路可以利用，为不同光学功能的并行实现提供了解决方案。
此外，还需说明的是，在展示双通道4f光学系统的时候，我们选择了双高斯峰形作为入射信号输入，但其实我们这里展示的透射和反射通道独立的操作是对任意峰形的光学信号都起作用的。也就是说，对于透反射的两个通道的操作是一个通用的设计。
最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (8)
1.一种片上透反射超透镜，其特征在于，包括支撑层以及位于支撑层上的功能层，所述功能层的折射率大于支撑层的折射率；所述功能层包括若干沿y方向周期性排布的纳米沟槽超构单元，所述周期小于入射光的工作波长；所述纳米沟槽超构单元包括沿x方向排布的第一子沟槽和第二子沟槽，x方向垂直于y方向；所述功能层中仅包含第一子沟槽沿x方向的长度l以及第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d两个变量；所述功能层中各纳米沟槽超构单元的透射相位响应于其中第一子沟槽沿x方向的长度l的变化，反射相位ψ(y)响应于其中第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d的变化；
所述长度l的变化范围满足所述片上透反射超透镜的透射光相位分布在0至2π区间内；
所述距离d的变化范围满足所述片上透反射超透镜的反射光相位分布在0至2π区间内；
所述功能层中，各纳米沟槽超构单元的透射相位和反射相位ψ(y)分别满足：
式中，y是纳米沟槽超构单元在y方向上的空间位置，λ是入射光的工作波长，fT是片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距，fR是片上透反射超透镜反射光聚焦的焦距，neff是面内光的有效折射率，yoff表示反射光聚焦的焦点的y偏量。
2.如权利要求1所述的片上透反射超透镜，其特征在于，透射光聚焦的焦距和反射光聚焦的焦距均在20-40微米范围内。
3.如权利要求1所述的片上透反射超透镜，其特征在于，反射光聚焦的焦点的y偏量满足与之对应的偏轴角度在10～50度范围以内。
4.如权利要求1所述的片上透反射超透镜，其特征在于，所述功能层的折射率≥1.6，所述支撑层的折射率≤1.5。
5.如权利要求1所述的片上透反射超透镜，其特征在于，所述周期小于等于二分之一入射光的工作波长。
6.如权利要求1所述的片上透反射超透镜，其特征在于，所述第一子沟槽和第二子沟槽的横截面均为矩形结构，且第一子沟槽和第二子沟槽垂直布置。
7.一种片上透反射超透镜设计方法，其特征在于，包括：
提供一种支撑层及功能层，所述功能层的折射率大于支撑层的折射率；
设计一种开设于功能层的纳米沟槽超构单元，所述纳米沟槽超构单包括沿x方向排布的第一子沟槽和第二子沟槽，所述第一子沟槽和第二子沟槽的具体结构和尺寸参数满足：各纳米沟槽超构单元的透射相位响应于第一子沟槽沿x方向的长度l的变化，反射相位ψ(y)响应于其中第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d的变化；且所述功能层中仅包含第一子沟槽沿x方向的长度l以及第一子沟槽和第二子沟槽在x方向的距离d两个变量；所述y方向垂直于x方向；
将所述纳米沟槽超构单元沿y方向周期性排布，定义所述纳米沟槽超构单元沿y方向排布的周期，所述周期小于入射光的工作波长；
定义所述片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距、反射光聚焦的焦距、反射光聚焦的焦点的y偏量；
定义各纳米沟槽超构单元中第一子沟槽沿x方向的长度l以及第一子沟槽和第二子沟槽沿x方向的距离d，使所述纳米沟槽超构单元的透射相位和反射相位ψ(y)满足：
式中，y是纳米沟槽超构单元在y方向上的空间位置，λ是入射光的工作波长，fT是片上透反射超透镜透射光聚焦的焦距，fR是片上透反射超透镜反射光聚焦的焦距，neff是面内光的有效折射率，yoff表示反射光聚焦的焦点的y偏量；
由此得到所述功能层中所述纳米沟槽超构单元的具体结构和尺寸参数，进而得到所述片上透反射超透镜。
8.一种具有透反射双通道的4f光学系统，其特征在于，包括两个透射式透镜和一个如权利要求1至6任意一项所述的片上透反射超透镜；所述透射式透镜的透射光聚焦的焦距、所述片上透反射超透镜的透射光聚焦的焦距和反射光聚焦的焦距均相等。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210830909.4A CN114994813B (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 片上透反射超透镜、设计方法及具有透反射双通道的4f光学系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210830909.4A CN114994813B (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 片上透反射超透镜、设计方法及具有透反射双通道的4f光学系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114994813A CN114994813A (zh) | 2022-09-02 |
| CN114994813B true CN114994813B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=83021183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210830909.4A Active CN114994813B (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 片上透反射超透镜、设计方法及具有透反射双通道的4f光学系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114994813B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202005017262U1 (de) * | 2005-10-28 | 2007-03-08 | Hahn-Schickard-Gesellschaft Institut für Mikroaufbautechnik | Inkrementell codierter optischer Drehgeber mit mikrostrukturierter Codierscheibe |
| CN102214670A (zh) * | 2007-06-04 | 2011-10-12 | 索尼株式会社 | 光学构件、固态成像装置及其制造方法 |
| CN104751840A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 南京大学 | 一种能够使超宽带声波聚焦的声学材料 |
| CN108983337A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 南方科技大学 | 超构表面主镜、辅镜及主镜、辅镜制备方法和光学系统 |
| CN109901251A (zh) * | 2019-04-14 | 2019-06-18 | 桂林电子科技大学 | 一种基于多层石墨烯的双焦点与长焦深超透镜 |
| CN110441848A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-12 | 苏州大学 | 亚波长金属超构光栅及中红外可调控回射器 |
| CN112965155A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-15 | 南京大学 | 基于三维立体微结构的反射式超透镜及其制备方法 |
| CN113391384A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-14 | 武汉大学 | 基于级联纳米微结构的片上定向整流超表面及其设计方法 |
| CN114114473A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-01 | 郑州航空工业管理学院 | 一种基于相变材料的可任意偏振动态可调谐的双模同时聚焦的超构透镜 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140085693A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Northeastern University | Metasurface nanoantennas for light processing |
| US9403675B2 (en) * | 2013-08-22 | 2016-08-02 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Self-aligned masks and methods of use |
| EP3347748B1 (en) * | 2015-09-08 | 2023-05-10 | University of Washington | Alvarez lens with low contrast metasurfaces |
| JP2022542172A (ja) * | 2019-07-26 | 2022-09-29 | メタレンズ，インコーポレイテッド | アパーチャメタ表面およびハイブリッド屈折メタ表面イメージングシステム |
-
2022
- 2022-07-15 CN CN202210830909.4A patent/CN114994813B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202005017262U1 (de) * | 2005-10-28 | 2007-03-08 | Hahn-Schickard-Gesellschaft Institut für Mikroaufbautechnik | Inkrementell codierter optischer Drehgeber mit mikrostrukturierter Codierscheibe |
| CN102214670A (zh) * | 2007-06-04 | 2011-10-12 | 索尼株式会社 | 光学构件、固态成像装置及其制造方法 |
| CN104751840A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-07-01 | 南京大学 | 一种能够使超宽带声波聚焦的声学材料 |
| CN108983337A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 南方科技大学 | 超构表面主镜、辅镜及主镜、辅镜制备方法和光学系统 |
| CN109901251A (zh) * | 2019-04-14 | 2019-06-18 | 桂林电子科技大学 | 一种基于多层石墨烯的双焦点与长焦深超透镜 |
| CN110441848A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-12 | 苏州大学 | 亚波长金属超构光栅及中红外可调控回射器 |
| CN112965155A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-15 | 南京大学 | 基于三维立体微结构的反射式超透镜及其制备方法 |
| CN113391384A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-14 | 武汉大学 | 基于级联纳米微结构的片上定向整流超表面及其设计方法 |
| CN114114473A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-01 | 郑州航空工业管理学院 | 一种基于相变材料的可任意偏振动态可调谐的双模同时聚焦的超构透镜 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| On-chip Wavefront Shaping with High Contrast Dielectric Metalens;Zi Wang; Tiantian Li; Anishkumar Soman; Tingyi Gu;2019 Conference on Lasers and Electro-Optics(第2019期);全文 * |
| 基于手性光场作用的超颖表面的相位调控特性及其应用;黄玲玲;;红外与激光工程(第06期);全文 * |
| 硒化锌衬底表面仿生宽带增透微结构的设计及制作;费亮;崔云;万冬云;陈鹏;徐姣;;光学学报(第01期);全文 * |
| 超表面中的奇异点;齐慧欣;王晓晓;胡小永;龚旗煌;;红外与激光工程(第09期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114994813A (zh) | 2022-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3787999B1 (en) | Diffraction gratings for beam redirection | |
| US10690817B2 (en) | Ultra-thin, planar, plasmonic metadevices | |
| US7265834B2 (en) | Polarization analyzer | |
| US20160025914A1 (en) | Dielectric Metasurface Optical Elements | |
| US20190383982A1 (en) | Metasurface on optical fiber and related method | |
| CN108646493B (zh) | 一种显示装置 | |
| CN109459805B (zh) | 一种周期介质光栅和太赫兹波聚焦透镜 | |
| CN109073815B (zh) | 光学元件 | |
| US10061139B2 (en) | Optical devices based on non-periodic sub-wavelength gratings | |
| CN109683334B (zh) | 一种透射式光分束器及其制造方法 | |
| CN107976733B (zh) | 一种全介质偏振无关的角度滤波器 | |
| CN114994813B (zh) | 片上透反射超透镜、设计方法及具有透反射双通道的4f光学系统 | |
| Shao et al. | Metalenses based on the non-parallel double-slit arrays | |
| CN114994930B (zh) | 一种基于多圈螺旋线形纳米槽结构的涡旋光束生成器 | |
| CN103885190A (zh) | 一种亚微米光子晶体位相阵列光分束器的制作方法 | |
| US20230221462A1 (en) | Metasurface optical device with tilted nano-structure units and optical apparatus | |
| CN115542432B (zh) | 一种金属-电介质内嵌型超表面及其制备方法 | |
| JP2000275415A (ja) | 共振モード格子フィルター | |
| US10928701B2 (en) | Large angle image steering device | |
| US11982906B1 (en) | Polarization-independent diffractive optical structures | |
| CN111208594A (zh) | 宽带可见光偏振不敏感的超光栅元件结构及其应用 | |
| Zhao et al. | Cylindrical metalens for multidimensional control of terahertz waves | |
| Huang et al. | Conical holes arrays for 2× 2 ports division | |
| CN113804293B (zh) | 基于悬链线光栅超表面的片上轨道角动量检测结构及方法 | |
| KR102609550B1 (ko) | 자극 반응형 동적 메타-홀로그래픽 소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |