[发明专利]光学超表面及相关制造方法和系统

权利要求书

1.一种用于制造光学超表面(200)的方法(100)，所述光学超表面(200)被配置为在给定的工作光谱带(△λ_u)中操作，所述方法包括以下步骤：

获得(110)图案的2D阵列(220)，每个图案包括一个或多个纳米结构，该一个或多个纳米结构形成在所述工作光谱带中谐振的介电元件(222)，所述纳米结构在至少一种光敏介电材料中形成，所述至少一种光敏介电材料的折射率能够通过暴露于波长位于光敏光谱带中的至少一个写入电磁波而变化；

将所述2D阵列暴露(120)于至少一个波长位于所述光敏光谱带中的写入电磁波(314)，所述写入波(314)在所述2D阵列的平面中具有作为预期相位分布的函数的空间能量分布，使得在所述暴露之后，所述2D阵列中的每个图案在波长位于工作光谱带中的入射电磁波上产生与所述图案在所述暴露期间经历的折射率变化相对应的相位变化。

2.根据权利要求1所述的用于制造光学超表面的方法，其中，所述2D阵列的获得包括在基底(210)上沉积(112)所述至少一种光敏介电材料，以及在所述至少一种光敏介电材料中形成(114)所述纳米结构。

3.根据权利要求1所述的用于制造光学超表面的方法，其中，所述2D阵列的获得包括在包括所述至少一种光敏介电材料的基底中形成所述纳米结构。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造光学超表面的方法，其中，所述相位分布是多级的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造光学超表面的方法，还包括实时监测所述2D阵列的至少一个区域中的图案在所述暴露期间经历的折射率变化的步骤(130)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造光学超表面的方法，其中，所述图案是相同的并且沿两个方向周期性地布置，沿每个方向的周期是亚波长的。

7.一种光学超表面(200)，被配置为在给定的工作光谱带(△λ_u)中操作，所述超表面包括：

基底(210)，

形成谐振介电元件(222)的纳米结构的2D阵列(220)，所述纳米结构在沉积在所述基底(210)上的至少一种光敏介电材料中形成；并且其中，

所述纳米结构(222)以沿两个方向在所述基底上周期性重复的相同图案的形式布置，其中沿每个方向具有亚波长周期，每个图案相对于参考折射率具有给定的折射率变化，使得所述2D阵列中的每个图案在波长位于工作光谱带中的入射电磁波上产生与所述折射率变化相对应的相位变化。

8.根据权利要求7所述的光学超表面(200)，其中，所述纳米结构(222)由平行六面体块或圆柱形块形成。

9.一种用于制造光学超表面(200)的系统(300)，用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的制造方法，所述系统包括：

能够接收所述2D阵列(220)的支撑件(340)；

电磁波(312)的发射源(310)，该电磁波(312)的至少一个波长位于所述至少一种光敏介电材料的所述光敏光谱带中；

写入设备(320)，该写入设备(320)放置在所述发射源(310)和所述支撑件(340)之间，并且被配置为调制所述电磁波(312)的振幅和/或相位，以便形成在所述2D阵列的平面中具有空间能量分布的所述写入波(314)，所述空间能量分布是所述预期相位分布的函数。

10.根据权利要求9所述的制造系统，其中，所述写入设备(320)包括空间电磁波调制器以及被配置为控制所述空间调制器的控制器(325)。

11.根据权利要求9或10所述的系统，还包括光学设备(350)，该光学设备(350)被配置为实时监测所述2D阵列(220)的至少一个区域中的所述图案在所述暴露期间所经历的折射率变化。