[发明专利]超表面及其设计方法、装置及电子设备

说明书

本申请提供了一种超表面及其设计方法、装置及电子设备，属于光学技术领域。其中，该超表面包括基底和周期性排列在所述基底至少一侧的纳米结构；其中，所述纳米结构的等效折射率平均值与所述基底的折射率的差值或差值的平均值小于或等于目标值。本申请实施例提供的超表面通过调控纳米结构等效折射率平均值和基底折射率的差值或差值的平均值小于目标值提高了超表面的透过率。本申请实施例提供的超表面设计方法，通过配置纳米结构类型、周期和高度，计算纳米结构等效折射率平均值和基底折射率的差值或差值的平均值，最后选择差值或差值的平均值最小的纳米结构配置，从而得到透过率高于现有技术的超表面。

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种超表面及其设计方法、装置及电子设备。

背景技术

超表面是一层亚波长的人工纳米结构膜，包括基底层和其上周期性排布的纳米结构。一般地，可通过纳米结构来调制入射辐射的相位、振幅、偏振等特性。

超表面的透过率主要由基底层与纳米结构的吸收以及纳米结构的谐振决定。主要通过直接在超表面上蒸镀增透膜来提高超表面的透过率。

然而，现有技术受工艺和增透膜自身厚度的影响会改变超表面的微观结构。例如增透膜沉积在各纳米结构的间隙中，从而改变超表面相位，对透过率的提升效果有限。

因此，亟需一种透过率高于现有技术的超表面。

发明内容

为解决现有技术中超表面透过率提高有限的技术问题，本申请实施例提供一种超表面及其设计方法、装置及电子设备。

第一方面，本申请实施例提供了一种超表面，所述超表面包括基底和周期性排列在所述基底至少一侧的纳米结构；

其中，所述纳米结构的等效折射率平均值与所述基底的折射率的差值或差值的平均值小于或等于目标值。

可选地，所述目标值小于或等于1。

可选地，所述目标值小于或等于0.5。

可选地，所述差值或差值的平均值与所述基底的折射率的比值小于0.35。可选地，所述超表面至少满足：

其中，λ为所述入射辐射的波长；R为所述超表面的反射率；n₁(λ)为所述纳米结构的等效折射率；n₂(λ)为所述基底的折射率；

所述纳米结构的等效折射率为单个纳米结构与周围的填充材料组成的填充单元的折射率。

可选地，所述填充材料与所述纳米结构的折射率差值的绝对值大于或等于0.5。

可选地，所述超表面对1550nm波段的平均透过率大于84.9％。

可选地，所述超表面对8μm至12μm波段的平均透过率大于79.9％。

第二方面，本申请实施例还提供了一种超表面设计方法，所述方法包括：

步骤S1，配置超表面的纳米结构的类型；

步骤S2，配置纳米结构的参考周期和参考高度，并分别计算所述参考周期和所述参考高度下各个类型纳米结构的等效折射率；

步骤S3，根据所述步骤S2的计算结果选择等效折射率平均值与基底折射率的差值最小或差值的平均值最小的纳米结构；

步骤S4，对步骤S3中选择的纳米结构进行数值仿真，得到所述纳米结构的相位与透过率曲线；

步骤S5，基于所述相位与透过率曲线，判断所述纳米结构是否满足设计要求；若不满足，则返回所述步骤S2，重新配置参考周期和参考高度并重复所述步骤S2至所述步骤S5；