一种基于介质-金属条形结构阵列的远场超衍射聚焦透镜

摘要

一种基于介质‑金属条形结构阵列的远场超衍射聚焦透镜，包括基底、介质条形结构单元、金属条形结构单元，其采用多值相位调控的介质条形结构和二值振幅调控的金属条形结构，介质条形结构厚度决定出射光的相位，金属条形结构厚度决定出射光的振幅，通过改变介质条和金属条的厚度实现多值相位调控和二值振幅调控；利用介质条和金属条结构单元形成空间平面阵列，实现远场超衍射聚焦所需的透镜透射函数振幅相位空间分布，从而实现突破衍射极限的远场超衍射聚焦功能，并提高远场超衍射聚焦透镜的聚焦性能，减小远场超衍射聚焦焦斑、提高聚焦效率、抑制旁瓣、增大视场范围。

主权项

一种基于介质‑金属条形结构阵列的远场超衍射聚焦透镜，其特征在于包括基底（1）、介质条形结构单元（2）、金属条形结构单元（3）；所述基底（1）是厚度为h的介质材料，对入射光波长λ透明，上下表面平行；所述介质条形结构单元（2）是位于基底上的长度为l、宽度为w、厚度为t的长方体介质条，对入射光波长λ透明；介质条形结构单元（2）在基底上平行分布N个，对于给定的入射光波长λ，通过不同的介质条厚度t来获得不同的出射光相位φ(t)；介质条的厚度t 可以为0，即在基底此位置不设置介质条形结构单元（2）；所述金属条形结构单元（3）是位于介质条形结构上方并紧贴介质条、长度为l、宽度为w、厚度为δ的金属膜；对于给定的入射光波长λ，该条形金属膜不透光，其对入射光的振幅透射率为a(δ)，通过在不同的介质条形结构单元上设置厚度为Δ的条形金属膜和不设置条形金属膜，分别实现入射光透射率为0和1两种情形；两个紧贴的介质条形结构单元（2）和金属条形结构单元（3）构成一个介质‑金属条形单元结构，N个相互平行的介质‑金属条形单元结构构成条形结构阵列，其中N为整数，第i个介质‑金属条形单元结构的中心位置为x_i，介质条的厚度为t_i，金属条的厚度为δ_i；所述阵列中包含有金属条形结构单元（3）厚度为0，和介质条形结构单元（2）与金属条形结构单元（3）厚度均为0的情况；对于给定的透镜相位空间分布ψ(x_i)，通过介质条形结构相位φ(t)与介质厚度t的关系，确定第i个介质条的厚度t_i；对于给定的振幅空间分布A(x_i)，通过入射光透射率a(δ)与金属条厚度δ的关系，确定第i个金属条的厚度δ_i，由此采用相应的介质‑金属条形结构阵列，实现远场超衍射透镜所需的相位空间分布ψ(x_i)和振幅空间分布A(x_i)，从而实现透镜的远场超衍射聚焦功能。