[实用新型]一种偏振无关的超表面透镜及集成纳米光子器件

说明书

本实用新型涉及一种偏振无关的超表面透镜，包括基板，所述基板表面覆盖有膜层，膜层由中心向外方向划分为多个环形区域，相邻两个环形区域中，其中一个环形区域设有多个第一矩形狭缝，另一个环形区域设有多个第二矩形狭缝，第一矩形狭缝与设定方向呈第一夹角，第二矩形狭缝与设定方向呈第二夹角，第一夹角与第二夹角之和为180°，本实用新型的超表面透镜不依赖于入射光的偏振态。

技术领域

本实用新型涉及超表面透镜技术领域，具体涉及一种偏振无关的超表面透镜及集成纳米光子器件。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

为了缩小传统光学元件的尺寸和体积，研究人员提出了超表面并对此进行了广泛的研究。超表面是由金属或电介质亚波长天线阵列组成，人工设计的二维结构。改变天线的几何参数(宽度，长度或方向角)可以控制透射光的幅度、相位和偏振。另外，通过进一步设计天线的排布，可以获得期望的波前。目前，多种超薄超表面器件已经被证实，例如透镜，涡旋相位板，全息干板和折射偏转器。其中，透镜作为基本的光学组件，在实际应用中起着重要的作用。近年来，多种形状的纳米结构如V形，杆形和C形共振器构成的超表面已被用于设计超表面透镜。然而，发明人发现，虽然各种各样的超表面透镜已经实现了表面微/纳米光子应用，但是与传统的光学镜片不同，大多数超表面透镜对照明波的偏振敏感。例如，由亚波长缝状天线设计的双极性等离子体超表面透镜可以分别实现对左圆偏振(LCP)的凸透镜功能或右圆偏振(RCP)的凹透镜功能。基于Pancharatnam–Berry(PB)的自旋-轨道相互作用设计的自旋透镜在太赫兹频率范围内实现了将具有不同自旋状态的光子聚焦到两个分离的焦点上。总体而言，在大多数情况下超表面透镜的功能在很大程度上依赖于入射光的偏振态。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种偏振无关的超表面透镜，能够聚集偏振光，突破了偏振的限制。

为了实现上述目的，本实用新型通过如下技术方案来实现：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种偏振无关的超表面透镜，包括基板，所述基板表面覆盖有膜层，膜层由中心向外方向划分为多个环形区域，相邻两个环形区域中，其中一个环形区域设有多个第一矩形狭缝，另一个环形区域设有多个第二矩形狭缝，第一矩形狭缝与膜层所在平面内的设定方向呈第一夹角，第二矩形狭缝与设定方向呈第二夹角，第一夹角与第二夹角之和为180°。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述基板采用二氧化硅材质制成。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述膜层采用Au膜。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述Au膜厚度为95-105nm。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第一矩形狭缝的宽度为45-55nm，长度为175-185nm。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第二矩形狭缝的宽度为45-55nm，长度为175-185nm。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述基板及膜层截面采用圆形，膜层由中心向外方向划分为多个圆环形区域。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第一矩形狭缝沿圆周均匀设置。

结合第一方面，本实用新型的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述第二矩形狭缝沿圆周均匀设置。

第二方面，本实用新型的实施例提供了一种集成纳米光子器件，安装有第一方面所述的偏振无关的超表面透镜。

上述本实用新型的实施例的有益效果如下：