[发明专利]一种基于单层金属狭缝结构阵列的连续振幅调控超振荡聚焦透镜

权利要求书

1.一种基于单层金属狭缝结构阵列的连续振幅调控超振荡聚焦透镜，其特征在于包括基底(1)、金属膜层(2)、狭缝结构单元(3)；

所述基底(1)是厚度为t₁的介质材料，对入射光波长λ透明；

所述金属膜层(2)是厚度为t₂的金属材料膜，位于基底上；

所述狭缝结构单元(3)是在长度为L、宽度为a金属膜层上刻出的长度为l、宽度为w的狭缝，其中l≤L，w≤a，狭缝的深度与金属膜层厚度t₂相同；对于给定的入射光波长λ、金属材料和金属膜层厚度t₂，通过改变狭缝宽度w来控制狭缝出射幅振幅A(w)；

一系列相互平行的所述狭缝结构单元(3)构成狭缝结构阵列，其中第i个狭缝结构单元的宽度为a_i，狭缝宽度为w_i；对于给定的透镜振幅空间分布A(x_i)，通过狭缝宽度与振幅透射率关系A(w)，确定空间位置x_i处的狭缝宽度w_i，由此采用相应的狭缝结构阵列，实现平面空间振幅分布A(x_i)，从而实现透镜的超振荡聚焦功能。

2.根据权利要求1所述的基于单层金属狭缝结构阵列的连续振幅调控超振荡聚焦透镜，其特征在于：确定金属膜层材料、金属膜层厚度t₂和狭缝出射幅振幅与缝宽的关系A(w)的方法：

(1)根据给定的入射光波长λ，选用折射率n_ref＝n_R+in_I接近于理想金属折射率的实际金属，即，所选用的实际金属材料是在折射率虚部n_I最大的金属中，选择折射率实部n_R最小者；

(2)通过有限时域差分法数值模拟，对于给定的入射光波长λ，在平面波垂直入射条件下，求解不同厚度金属膜层的能量透射率T，当T等于0.01时，对应的厚度值作为金属膜层厚度t₂；

(3)通过有限时域差分法数值模拟，对于给定的入射光波长λ，在平面波垂直入射条件下，金属膜层厚度t₂、狭缝单元结构宽度a，求解狭缝不同狭缝宽度w的等效振幅透射率A(w)；

(4)根据超振荡透镜所要求的空间振幅分布A(x_i)，确定空间位置x_i处的狭缝宽度w_i，由此在基底上形成对应的金属狭缝结构阵列，实现超振荡聚焦透镜。

3.根据权利要求2所述的基于单层金属狭缝结构阵列的连续振幅调控超振荡聚焦透镜，其特征在于：可以通过在狭缝内填充介质材料，减小金属缝内等效波长，从而可以减小阵列的周期a，提高振幅连续调控的空间分辨率。