[发明专利]一种透镜及其制作方法

说明书

本申请涉及一种透镜，其特征在于，包括基底材料和折射率可变材料，所述折射率可变材料覆盖于所述基底材料上；所述基底材料的折射率n和调制相位Φ满足如果所述基底材料的折射率n≠1，所述透镜的厚度h满足如果所述基底材料的折射率n＝1，所述透镜的厚度h满足利用折射率可变材料制作的透镜，能够不改变透镜结构，通过改变折射率可变材料的折射率，实现透镜对光波相位调制的可调节。

技术领域

本申请涉及光学领域，特别涉及一种透镜及其制作方法。

背景技术

透镜是用透明物质制成的表面为曲面一部分的光学元件，透镜可广泛应用于安防、车戴、数码相机、激光、光学仪器等各个领域。目前透镜的种类很多，根据透镜的焦距正负不同，我们一般把透镜分成凸透镜和凹透镜。凸透镜是中央较厚，边缘较薄的透镜，而凹透镜镜片的中央薄，周边厚，呈凹形。

在应用光学里，我们把透镜对光波的调制作用归结为光波在透镜表面发生折射现象。而从波动光学的角度解释透镜光波进行调制作用的话，那是因为制成透镜的玻璃或者其他透明物质的折射率大于周围的空气。光波通过透镜的不同位置产生不同的位相变化，其大小与透镜的厚度成比例。对于凸透镜，通过透镜中间的光波的相位变化大，通过两边的光波的相位变化小。对于凹透镜则相反。如果一条光线以任意方向通过透镜只有相位变化，而横向唯一可以忽略，那么该透镜称为薄透镜。

然而，传统的透镜的形状都是固定的，因此其对所透射的光波的相位调制也是固定的，很难满足人们对光学系统的不同要求。

发明内容

本申请提供一种透镜及其制作方法，至少解决现有技术中存在的至少一个问题。

为解决上述问题，第一方面，本申请实施例提供一种透镜，包括：基底材料和折射率可变材料，所述折射率可变材料覆盖于所述基底材料上；

所述基底材料的折射率n和调制相位Φ满足

如果所述基底材料的折射率n≠1，所述透镜的厚度h满足所述折射率可变材料的厚度满足

如果所述基底材料的折射率n＝1，所述透镜的厚度h满足

其中，Φ₁和Φ₂为目标相位调制曲线对应的调制相位，n₁和n₂为所述折射率可变材料对应的不同折射率，λ为光波长，m,k和t为整数。

进一步，所述目标相位调制曲线相交，且交点两侧的所述目标相位调制曲线的调制相位大小关系不同，各个非交点位置的斜率比值为相等的常数。

进一步，所述常数为-1，所述折射率可变材料对应所述交点两侧的所述相位调制曲线的折射率不同。

进一步，所述常数为非-1，所述基底材料包括第一基底材料和所述第二基底材料，所述第一基底材料对应所述交点一侧的相位调制曲线，所述第二基底材料对应所述交点另一侧的相位调制曲线。

进一步，所述透镜包括菲涅尔透镜。

进一步，所述基底材料的折射率为1，所述菲涅尔透镜为二值化结构的菲涅尔透镜。

进一步，所述折射率可变材料包括Ge₃Sb₂Te₆。

进一步，所述n₁和n₂为所述折射率可变材料稳定状态对应的折射率。

另一方面，本申请实施例提供一种透镜的制作方法，所述透镜包括基底材料和折射率可变材料，包括：

根据所述基底材料和目标相位调制曲线计算所述透镜的厚度，其中所述基底材料的折射率n和调制相位Φ满足