[实用新型]一种波长依赖型双功能全介质超表面结构

说明书

本实用新型公开了一种波长依赖型双功能全介质超表面结构，包括衬底层、上层纳米结构和下层纳米结构；在所述衬底层的上端面和下端面分别设置有上层纳米结构和下层纳米结构，所述上层纳米结构由同一规格但摆放角度各异的椭圆或矩形纳米柱排列组成，而下层纳米结构由另一规格但摆放角度各异的椭圆或矩形纳米柱排列组成；所述上层纳米结构和下层纳米结构中各个椭圆或矩形纳米柱的摆放角度根据期望的相位分布确定。本实用新型可根据入射波长的不同而在两种特定功能之间进行切换，可提高光学系统的集成度。

技术领域

本实用新型涉及纳米光学技术领域，具体涉及一种波长依赖型双功能全介质超表面结构。

背景技术

超表面结构是近年来发展的一类光束控制器件，具体通过设计特定的亚波长结构，达到改变光束的幅度、相位或偏振态的目的。当前，超表面结构已成功应用于实现分束器、光束生成器、平面(消色差) 透镜、超分辨率成像等。随着光学技术的发展，对于光学器件的集成性和功能复用性的要求也越来越高，而对于超表面结构而言，若同一个结构可实现多种功能，将有利于提高光学器件的集成度。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种波长依赖型双功能全介质超表面结构，可以在两个不同的波长实现不同的功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种波长依赖型双功能全介质超表面结构，包括衬底层、上层纳米结构和下层纳米结构；在所述衬底层的上端面和下端面分别设置有上层纳米结构和下层纳米结构，所述上层纳米结构由多个同一规格但摆放角度各异的椭圆或矩形纳米柱排列组成，而下层纳米结构由多个另一规格并且摆放角度各异的椭圆或矩形纳米柱排列组成；所述上层纳米结构和下层纳米结构中各个椭圆或矩形纳米柱的摆放角度根据期望的相位分布确定。

进一步地，所述上层纳米结构和下层纳米结构均采用高折射率和低损耗的材料制成。

进一步地，对于设定的入射波长为λ₁的圆偏振光，所述上层纳米柱结构为等效半波片，下层纳米柱结构为等效全波片；而对于设定的入射波长λ₂的圆偏振光，所述下层纳米柱结构为等效半波片，上层纳米柱结构为等效全波片。

本实用新型的有益效果在于：

提供的波长依赖型双功能全介质超表面结构可根据入射波长的不同而在两种特定功能之间进行切换，可提高光学系统的集成度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中超表面结构的总体示意图；

图2为图1中单元结构的上层纳米柱的横截面示意图；

图3为图1中单元结构的下层纳米柱的横截面示意图；

图4为本实用新型实施例中上层纳米柱、衬底层和下层纳米柱的连接示意图；

图5为本实用新型实施例中入射波长为λ₁＝780nm经过超表面结构生成零阶贝塞尔光束的原理示意图；

图6为本实用新型实施例中设计的平面轴锥镜期望的相位分布；

图7为与图6对应的上层椭圆纳米结构摆放图；

图8为本实用新型实施例中入射波长为λ₂＝660nm经过超表面结构光束聚焦在轴上一点的原理示意图；

图9为本实用新型实施例中设计的平面透镜期望的相位分布；

图10为与图9对应的下层椭圆纳米结构摆放图；

图11为本实用新型实施例中光束通过超表面结构后的x-z平面上的归一化光场分布；

图12为本实用新型实施例中在不同传输距离处的x-y平面上的归一化光场分布；