CN116011132A

CN116011132A - 基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法

Info

Publication number: CN116011132A
Application number: CN202211419897.2A
Authority: CN
Inventors: 阳佳; 祁振强; 李永远; 李旗挺; 刘冬; 李晟嘉; 孙光; 刘焱飞; 韩特; 肖肖
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2023-04-25

Abstract

本发明公开了一种基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，包括：建立单层反射镜阵列仿真模型；确定单层反射镜阵列仿真模型中的反射镜阵列的周期、反射镜的深宽比、反射镜反射材料、反射镜反射材料厚度、反射镜镀膜厚度；根据单层反射镜阵列仿真模型建立双层的等效负折射平行平板结构。本发明通过仿真计算确定空气成像器件的反射镜阵列结构参数及材料，从而提高设计和制备效率、减少研制周期，降低成本。

Description

基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法

技术领域

本发明属于空气成像技术领域，尤其涉及一种基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法。

背景技术

用同时具备负介电常数和负磁导率的负折射率材料可以得到负折射现象，即折射光线和人射光线位于法线同侧的电动力学现象。具有负折射率性质的材料只有人工结构的材料。但传统的负折射材料，由于制备成本高，研究进度缓慢，能实现的负折射角度小，且仍处于实验室阶段，无法进行大规模运用。作为空气成像用途的负折射率材料可以设计成一种等效负折射平板结构。一般，等效负折射平板结构的特征尺寸远大于可见光波长，可以通过正交反射镜阵列来实现成像。该技术原理通过光场重构原理，通过等效负折射率平板结构，将入射的光线在微观结构里多次震荡、反射、折射，并在空气中重新汇聚成像。基于等效负折射平板结构可以研发空气成像可交互系统，该技术提供了无接触裸眼3D中空显示及交互技术，将环境多通道信息投影到空气中，可以缩短决策时间，提高信息流转速度和作业效率。

由日本Asukanet公司研制的ASKA3D玻璃成像平板，图像和物体散发的光线穿过特殊结构的ASKA3D玻璃板后，可以在空中映射出与原物相同的影像。国内的东超科技公司研发的可交互全息空气影像技术也实现了商业化。这两家公司的空气成像技术均基于等效负折射结构。这项技术可以运用到生活的各个场景中，已经应用到机场高铁信息显示屏、医院挂号机、无接触电梯浮空按钮等场合。

但该现有技术由于光线在微观结构里多次震荡、反射、折射使得空气成像的光强度下降，影响了成像的尺寸、分辨率和成像效果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，通过仿真计算确定空气成像器件的反射镜阵列结构参数及材料，从而提高设计和制备效率、减少研制周期，降低成本。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，包括：建立单层反射镜阵列仿真模型；确定单层反射镜阵列仿真模型中的反射镜阵列的周期、反射镜的深宽比、反射镜材料、反射镜厚度、反射镜镀膜厚度；根据单层反射镜阵列仿真模型建立双层的等效负折射平行平板结构。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，所述单层反射镜阵列仿真模型为周期性结构，单个周期结构为长方体结构，其中，长方体结构的上下表面属性设置为反射材料，其他表面均为透射式。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，反射镜阵列的周期需要满足远大于波长，远小于空气成像器件整体长度的要求。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，反射镜阵列的周期为0.1mm～1mm，衬底的厚度为500um。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，根据单层反射镜阵列仿真模型的接收面的接收功率与入射到单层反射镜阵列仿真模型的入射面的功率的比值得到反射镜的深宽比。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，反射镜的深宽比为2：1。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，反射镜材料为铝。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，反射镜反射材料厚度为30nm。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，反射镜镀膜厚度为30nm。

上述基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法中，将两个单层反射镜阵列仿真模型建立双层的等效负折射平行平板结构；其中，光源为点光源，光源发出的信号可以分解为两路正交的信号，双层的等效负折射平行平板结构中的两层反射镜阵列结构分别对每一路信号进行处理；当光源与空气成像器件的x轴距离与y轴距离相等，效率达到最高时两层平行平板结构的深宽比等于单层平行平板结构仿真效率最大时的深宽比。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明建立单层反射镜阵列的器件仿真模型，提出对反射镜阵列的周期p与反射镜的高度h进行优化的设计方法，优化目标为使得器件右侧虚拟平面(接收面)接收功率与入射到器件左侧功率(入射面)的比值最大。通过优化设计获得优选的等效负折射平板结构参数及合适的反射材料，为器件制备提供技术基础；

(2)本发明提出用正交反射镜阵列构建等效负折射平板结构的设计方法。上层结构与下层结构反射镜阵列相同，且上层中的反射条与下层中的反射条成90°，形成两层反射条周期排列的正交镜面结构。反射条的两个侧面均镀有经过优化设计的金属膜，使进入的光线经过两层周期性结构完成全反射，形成等效负折射的效果，产生空气成像；该器件为非序列光学系统，提出用LightTools8.4.0进行仿真设计，通过FDTD仿真确立反射镜反射材料厚度；

(3)本发明建立双层反射镜阵列的器件仿真模型，通过仿真计算可以预测等效负折射结构成像大小和可以分辨的最小特征尺寸。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的等效负折射平板结构的设计流程图；

图2为本发明的单层反射镜阵列光路原理图；

图3为本发明的等效负折射平行平板光路示意图；

图4(a)为本发明的分析单层反射镜器件右侧虚拟平面(像面)接收功率的大小；

图4(b)为本发明的分析单层反射镜器件入射到器件左侧功率的大小；

图5为本发明的分析不同周期大小的单层反射镜阵列的深宽比对器件效率的影响；

图6(a)为本发明的计算的10nm厚度Al透射率的曲线示意图；

图6(b)为本发明的计算的10nm厚度Al反射率曲线示意图；

图6(c)为本发明的计算的20nm厚度Al透射率曲线示意图；

图6(d)为本发明的计算的20nm厚度Al反射率曲线示意图；

图6(e)为本发明的计算的30nm厚度Al透射率曲线示意图；

图6(f)为本发明的计算的30nm厚度Al反射率曲线示意图；

图6(g)为本发明的计算的50nm厚度Al透射率曲线示意图；

图6(h)为本发明的计算的50nm厚度Al反射率曲线示意图；

图7为本发明的设计光源S与器件的距离曲线示意图；

图8(a)为本发明的设计的器件接收端功率曲线示意图；

图8(b)为本发明的设计的器件接收端效率曲线示意图；

图9(a)为本发明的单层等效负折射平行平板结构仿真的结构示意图；

图9(b)为本发明的单层等效负折射平行平板结构仿真的接收面能量分布的示意图；

图10(a)为本发明的等效负折射平板结构三维仿真的结构图；

图10(b)为本发明的等效负折射平板结构三维仿真的接收面上光线散点分布图；

图11为本发明的调整结构参数后仿真接收面上光线散点分布图；

图12为本发明的有限面积光源仿真的接收面上光线散点分布图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了用等效负折射结构和光场重构原理设计空气成像器件，提高空气成像的分辨率和成像效果，本申请公开了一种基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法。通过建立等效负折射平板结构的空气成像理论模型和仿真算法，对于单层反射镜阵列结构点光源成像、等效负折射平板结构点光源成像、等效负折射平板结构有限面积光源成像效果进行分析，证明发光物体经过器件后能够在空气中形成等大的像，并确立该像结构可以分辨的最小特征尺寸。通过本申请的设计方法还可以选择优化的反射镜阵列结构参数、金属反射膜材料和厚度等参数，提高空气成像的效果，设计流程如图1所示。

该基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法包括：

建立单层反射镜阵列仿真模型；

确定单层反射镜阵列仿真模型中的反射镜阵列的周期、反射镜的深宽比、反射镜材料、反射镜反射材料厚度、反射镜镀膜厚度；

根据单层反射镜阵列仿真模型建立双层的等效负折射平行平板结构。

单层反射镜阵列仿真模型为周期性结构，单个周期结构为长方体结构，其中，长方体结构的上下表面属性设置为反射材料，其他表面均为透射式。

反射镜阵列的周期需要满足远大于波长，远小于空气成像器件整体长度的要求。反射镜阵列的周期为0.1mm～1mm，衬底的厚度为500um。

空气成像器件设计成一种双层的等效负折射平行平板结构，当外界光信号进入等效负折射玻璃中，等效负折射平板结构中两层反射镜分别对正交的两路信号反射，通过正交反射镜阵列来实现空气成像。提出的设计方法首先建立一种单层反射镜阵列，为周期性结构，在器件两边距离相等的位置放置线光源和接收器，光源和接收器之间放置金属反射板遮挡杂光进行仿真计算。根据对器件性能影响的优化目标设计周期性结构参数，并建立反射镜材料和厚度、光源发光波长对光效率的影响关系。通过单层反射镜阵列仿真计算确定优选的结构参数，再建立双层的等效负折射平行平板结构进行仿真和优化。

等效负折射平板结构中的反射镜阵列周期p需要满足远大于波长，远小于器件整体长度的要求，并且该器件为非序列光学系统，因此使用lightTools进行仿真。创建单层反射性阵列确定优选的结构参数。

反射镜阵列周期p选择在0.1mm～1mm之间。衬底的厚度远小于波长，设置为500um。

根据对器件性能影响的优化目标对器件结构和特征参数进行设计，优化目标是器件右侧虚拟平面(接收面)接收功率与入射到器件左侧功率(入射面)的比值λ。λ越大，效率越高。

根据对器件性能影响的优化目标λ设计反射镜阵列的周期性结构深度和宽度，效率λ随深宽比而变化，当深宽比为2：1时，效率最佳。

根据反射镜材料的光学属性对器件性能影响的优化目标λ进行评估，针对银、铝、铜三种不同的金属材料进行仿真及分析，确立反射镜材料为铝Al。

反射镜金属材料对不同波长的光反射率和吸收不同，通过对器件性能影响的优化目标λ仿真分析建立光源发光波长对效率的影响关系。

在仿真的入射光波长为400nm～700nm(可见光波段)，采用FDTD的方法仿真不同厚度的反射镜材料Al透射率和反射率，确定反射镜材料厚度为30nm。

通过单层反射镜阵列仿真计算确定优选的结构参数，再建立双层的等效负折射平行平板结构进行仿真和优化。发光物体/光源发出的信号可以分解为两路正交的信号，两层反射镜阵列结构分别对每一路信号进行处理。当光源S与器件的距离Dx、Dy相等，效率达到最高时两层平行平板结构的深宽比等于单层平行平板结构仿真效率最大时的深宽比。

器件的成像效果与平板结构反射镜周期以及高度有关，在尺寸远大于波长的情况下，特征尺寸(周期与高度)越小，成像分辨率越好。

首先建立单层反射镜阵列结构的理论模型。

一、理论模型建立

单层反射镜阵列结构如图2所示。

模型假设：

1.相对于传播距离，衬底厚度与金属反射镜的高度忽略不计；

2.结构特征尺寸远大于波长，衍射效应忽略不计；

3.填充层折射率与基片折射率相等。

线光源发出到达第i个和第i+1个金属反射镜的光线，发射光线与z轴的夹角为α_z,i,α_z,i+1，入射到器件后光线发生折射，根据斯涅耳定律，折射角与入射角大小关系为：

n₀sin(α_z,i)＝n_tsin(α_zt,i)

n₀sin(α_z,i+1)＝n_tsin(α_zt,i+1)

光线经过金属反射镜，光线的入射角大小为：

β_zt,i＝|90°-α_zt,i|

β_zt,i+1＝|90°-α_zt,i+1|

根据反射定律，光线反射角与入射角大小相等，方向相反：

β'_zt,i＝β_zt,i

β'_zt,i+1＝β_zt,i+1

反射光线从器件出射，出射到空气的光线与z轴夹角大小为：

γ_zt,i＝|90°-β'_zt,i|

空气一侧的折射角：

n₀sin(γ_z,i)＝n_tsin(γ_zt,i)

n₀sin(γ_z,i+1)＝n_tsin(γ_zt,i+1)

联立以上方程，得：

γ_z,i+1＝α_z,i+1

γ_z,i＝α_z,i

即两光线入射到器件的入射角和从器件出射的折射角大小相等。相对于传播距离，金属反射镜高度忽略不计，两光线到达反射镜时的z坐标相等，根据几何关系，图中ΔABC与ΔDEF全等，进一步得到Lo＝Li。同理可得，对于入射到器件其他反射镜上的光线，γ_z,1＝α_zt,1,λ_z,2＝α_zt,2,...,γ_z,n＝α_zt,n。入射到器件各个金属反射镜的光线均汇聚于一点，像距与物距大小相等。

对于双层的正交反射镜阵列，如图3所示，发光物体分解为两路光信号，两路光信号入射面分别与正交反射镜阵列所在的平面相互垂直，当光线进入正交反射镜阵列后，第一层反射镜阵列将入射面与镜面垂直的一路光信号反射，且反射角与入射角大小相等。同理，第二层反射镜阵列将入射面与第二层反射镜阵列镜面垂直的光线反射。因此两层反射镜阵列可以将任意孔径角的光线进行反射，物体发出的光线经过正交反射镜阵列后形成大小相等、正立的实像。

二、单层反射镜阵列仿真模型建立

从以上分析可知，等效负折射平板结构两层金属反射镜分别对正交的两路信号反射。因此两层反射镜的参数对与其正交的信号光没有影响，因此首先建立单层反射镜阵列，确定最佳的结构参数，再建立双层的等效负折射平行平板结构进行仿真和优化。

考虑等效负折射平板结构的特征尺寸远大于可见光波长，并且光线入射到每个反射镜阵列时没有固定的先后顺序，该器件为非序列光学系统，因此使用LightTools8.4.0进行仿真。LightTools中的光线追迹时非线性的光线追迹，只有起始点和方向，没有预定空间中光线经过面的顺序。光线的起点可以位于空间中的任何地方，按照传播定律在他经过的光学元件中传播，直到满足停止传播条件(光线无法到达模型当中的光学表面、遇到吸收体等)。

本设计根据射线光学的原理，等效负折射平行平板结构中反射镜周期应远大于波长，远小于物距。因此周期p选择在0.1mm～1mm之间。衬底的厚度远小于波长，设置为500um。

仿真模型各部分设置如下：

仿真的器件为单层反射镜阵列，为周期性结构，因此先创建一个周期的反射镜阵列结构再阵列即可。单个周期结构为长方体，因为反射镜材料厚度相对于周期的大小忽略不计，因此建模时直接将长方体的上下表面属性设置为反射材料，如铝。其他表面均为透射式，并考虑反射和折射产生的损耗。

将上述长方体复制并进行重复阵列排布，形成单层反射镜阵列，并在器件前表面添加接收器监测功率，将光线追迹数目在计算资源允许的情况下尽量多，进行光线追迹，柱面光源发出的光线部分到达了器件右侧的虚拟平面，并且产生会聚。器件反射镜阵列高度h＝0.25mm，周期p＝0.5mm，光源波长为550nm，反射镜金属膜材料为铝。柱面光源的功率为1W，分析器件右侧虚拟平面(像面)接收功率与入射到器件左侧功率的大小，结果如图4(a)和图4(b)所示：入射到器件左侧的功率为0.06W，到达器件右侧虚拟平面的光功率为0.01W。那么计算效率λ为16.7％。下一步尝试改变结构参数对器件进行优化，提高像面的光功率。

三、单层反射镜阵列结构参数的优化

1.结构深度和宽度对器件性能影响

首先对反射镜阵列的周期p与反射镜的高度h进行优化，本次设计将对不同p和h进行参数扫描，周期p需要满足远大于波长，远小于器件整体长度的要求，因此确定p的范围为0.125mm-1mm，以0.125mm为步长改变，高度的变化范围按照深宽比来确定，考虑到加工因素，深宽比范围为1:2～4：1，优化目标为使得器件右侧虚拟平面(接收面)接收功率与入射到器件左侧功率(入射面)的比值尽量大。

从图5结果可以看出，效率随深宽比而变化，当深宽比为2：1时，效率最佳，达到49％。

2.反射镜材料和效率的关系

在可见光波段中，用来制作反射镜的材料有很多，如银，铝等，本次设计针对银、铝、铜三种不同的金属材料进行仿真及分析。

仿真结果如下：

	入射面功率(W)	接收面功率(W)
			铝	0.06	0.029
铜	0.06	0.026
			银	0.06	0.028

金属材料对效率影响不大，由于铜在可见光波段反射率较低，反射镜采用铜时效率最低，材料替换成银和铝时效率差别不大，考虑到银在空气中容易氧化，反射率会大幅下降，而铝不容易氧化，且效率最高，因此选择铝作为金属反射镜材料。

3.光源发光波长对效率的影响

金属对不同波长的光反射率和吸收不同，下面通过仿真分析不同波长(波段)光源对器件效率的影响，其中金属材料选择铝。

将光源波长设置为可见光波段400nm，450nm，500nm，550nm，600nm，650nm，700nm，仿真结果如下表所示：

铝对可见光反射率较高，因此光源波长对效率影响不大。

4.采用FDTD的方法仿真不同厚度的铝Al反射率

拟在反射条微结构2mmX60mm两个面上镀膜反射材料Al，仿真的入射光波长为400nm～700nm，采用FDTD的方法仿真不同厚度的Al透射率和反射率如下：

10nm厚度Al透射率如图6(a)、反射率如图6(b)所示；

20nm厚度Al透射率如图6(c)、反射率如图6(d)所示；

30nm厚度Al透射率如图6(e)、反射率如图6(f)所示；

50nm厚度Al透射率如图6(g)、反射率如图6(h)所示。

在Al厚度为30nm时，宽带透射率小于1％，符合要求，随着镀膜厚度增加，成本会增加，表面粗糙度增大，导致器件反射率下降，因此优化选择镀膜厚度为30nm。

四、双层反射镜阵列/等效负折射平行平板结构仿真模型建立

使用LightTools软件，建立等效负折射平行平板结构进行仿真。由第一部分理论分析可知，发光物体/光源发出的信号可以分解为两路正交的信号，两层反射镜阵列结构分别对每一路信号进行处理。垂直于纸面为光的传播方向，当光源S与器件的距离Dx,Dy相等，如图7所示，效率达到最高时两层平行平板结构的深宽比等于单层平行平板结构仿真效率最大时的深宽比。

因此首先使用软件，将单层反射镜阵列复制并经过移动，旋转，建立等效负折射平行平板结构，光源换成点光源，保证Dx＝Dy。仿真结果如图8(a)和图8(b)所示，点光源经过器件后在接收面上汇聚于一点，由于反射镜具有一定吸收，以及部分光经过第二层器件时没有发生反射，因此接收端功率与效率均比单层反射镜阵列低，在使用功率为1W的点光源照射下，到达等效负折射平板左侧功率为0.0464W，接收功率为0.0166w，效率为35.8％。

五、等效负折射平板结构有限面积光源成像分析

首先考虑比较简单的二维情况考察其成像原理。如图9(a)所示，结构为单层反射镜阵列结构，y方向为无限长，反射镜高度h＝1mm，厚度100nm，阵列周期p＝2mm，在器件两边距离相等的位置放置线光源和接收器。光源和接收器之间放置金属反射板遮挡杂光。在仿真结果中，线源发出的光线经过器件以后，在器件另一侧等距，反向的位置上形成对应的像。图9(b)为线源发出的光经过器件后，在像面上的能量分布情况，在像面上能量集中在长50mm，宽约3mm的区域当中，说明线光源经过器件后可以形成对应的像，物像大小相等。

等效负折射平板结构(三维)初步仿真结果：

在lightTools中建立如图10(a)所示模型，器件大小为50mm×50mm×4mm，反射镜阵列结构的特征参数与第1步相同。等效负折射平板结构左半部分和右半部分参数相同，右半部分相对于左半部分以z轴为旋转轴旋转90°。在器件下方放置金属板遮挡杂光，器件两侧距离相等的位置分别放置点光源和接收器，点光源发出的光线经过器件后会聚到接收器端，像距与物距相等。散点图10(b)中可以看到点光源发出光线经过器件后在像面上形成约3mm*1.5mm的弥散斑，说明目前该结构可以分辨的最小特征尺寸为横向3mm，纵向1.5mm。

将器件的槽深h和宽度d分别缩小至0.25mm，0.25mm，其他参数不变，接收端的散点分布如图11所示，弥散斑尺寸缩小至0.3mm×0.2mm，继续缩小特征尺寸可以进一步提高分辨率。

为了模拟真实的使用情况，使用有限面积光源进行仿真，光源面积为25mm×25mm，接收器上的散点图如图12所示，光能量分布在约25mm×25mm的区域内，证明发光物体经过器件后在等距的位置上成等大的像。

本发明建立单层反射镜阵列的器件仿真模型，提出对反射镜阵列的周期p与反射镜的高度h进行优化的设计方法，优化目标为使得器件右侧虚拟平面(接收面)接收功率与入射到器件左侧功率(入射面)的比值最大。通过优化设计获得优选的等效负折射平板结构参数及合适的反射材料，为器件制备提供技术基础；本发明提出用正交反射镜阵列构建等效负折射平板结构的设计方法。上层结构与下层结构反射镜阵列相同，且上层中的反射条与下层中的反射条成90°，形成两层反射条周期排列的正交镜面结构。反射条的两个侧面均镀有经过优化设计的金属膜，使进入的光线经过两层周期性结构完成全反射，形成等效负折射的效果，产生空气成像；该器件为非序列光学系统，提出用LightTools8.4.0进行仿真设计；本发明建立双层反射镜阵列的器件仿真模型，通过仿真计算可以预测等效负折射结构成像大小和可以分辨的最小特征尺寸。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于包括：

建立单层反射镜阵列仿真模型；

确定单层反射镜阵列仿真模型中的反射镜阵列的周期、反射镜的深宽比、反射镜反射材料、反射镜反射材料厚度、反射镜镀膜厚度；

2.根据权利要求1所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：所述单层反射镜阵列仿真模型为周期性结构，单个周期结构为长方体结构，其中，长方体结构的上下表面属性设置为反射材料，其他表面均为透射式。

3.根据权利要求1所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：反射镜阵列的周期需要满足远大于波长，远小于空气成像器件整体长度的要求。

4.根据权利要求3所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：反射镜阵列的周期为0.1mm～1mm，衬底的厚度为500um。

5.根据权利要求1所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：根据单层反射镜阵列仿真模型的接收面的接收功率与入射到单层反射镜阵列仿真模型的入射面的功率的比值得到反射镜的深宽比。

6.根据权利要求1或5所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：反射镜的深宽比为2：1。

7.根据权利要求1所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：反射镜反射材料为铝。

8.根据权利要求1所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：反射镜反射材料厚度为30nm。

9.根据权利要求1所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：反射镜镀膜厚度为30nm。

10.根据权利要求1所述的基于等效负折射平板结构的空气成像器件设计方法，其特征在于：将两个单层反射镜阵列仿真模型建立双层的等效负折射平行平板结构；其中，光源为点光源，光源发出的信号可以分解为两路正交的信号，双层的等效负折射平行平板结构中的两层反射镜阵列结构分别对每一路信号进行处理；当光源与空气成像器件的x轴距离与y轴距离相等，效率达到最高时两层平行平板结构的深宽比等于单层平行平板结构仿真效率最大时的深宽比。