[发明专利]一种全空间焦点可调超构透镜的设计方法

说明书

本发明公开了一种全空间焦点可调超构透镜及其设计方法，包括：第一超构表面、第二超构表面以及第三超构表面，第一超构表面的各个纳米天线对应的出射波相位满足公式：P₁＝‑a((x₁+d)²+y₁²)，第二超构表面的各个纳米天线对应的出射波相位满足公式：P₂＝a((x₂+d)²+y₂²)(a(x₂²+y₂²))φ₁，第三超构表面的各个纳米天线对应的出射波相位满足公式：P₃＝‑(a(x₃²+y₃²))φ₂，其中，a和d为常数，x₁和y₁为第一超构表面的各个纳米天线对应的第一平面坐标，x₂和y₂为第二超构表面的各个纳米天线对应的第二平面坐标，x₃和y₃为第三超构表面的各个纳米天线对应的第三平面坐标，φ₁和φ₂为柱坐标系下的角度，φ₁＝tan^‑1(y₂/x₂)，φ₂＝tan^‑1(y₃/x₃)。本发明的超构透镜的平面化结构避免了球差、色差的产生，增加了数值孔径，超构透镜体积小，利于集成，可实现全空间焦点自由可调。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种全空间焦点可调超构透镜及其设计方法。

背景技术

焦点可调光学透镜由于能够实现多焦点可调而在多焦平面显微、双焦物镜等方面得到广泛应用，但现有焦点可调光学透镜基于微透镜实现，一方面微透镜存在衍射极限无法进一步缩小，另一方面焦点可调范围越大，微透镜的机械运动占据的空间越大，导致现有焦点可调光学透镜体积大。另外，基于衍射光学元件制成的微透镜被限制在窄带内，导致现有焦点可调光学透镜的数值孔径较小。

因此，现有技术有待于进一步地改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全空间焦点可调超构透镜及其设计方法，以解决现有焦点可调光学透镜体积大，数值孔径较小的问题。

本发明的技术方案如下：