[发明专利]三维等离激元超透镜、基于其生成手性和非手性成像方法

权利要求书

1.一种三维等离激元超透镜，其特征在于：包括：

二氧化硅衬底，所述二氧化硅衬底的上表面设置有金属层；

若干纳米柱，穿过所述金属层并设置于二氧化硅衬底上，其中，若干所述纳米柱具有不同高度且纳米柱的横截面呈椭圆形，每个所述纳米柱的椭圆形横截面具有不同的横轴长度和纵轴长度，每个所述纳米柱横截面以x轴所在直线旋转到纳米柱横截面纵轴长度所在直线形成的方位角不同，每个纳米柱椭圆形横截面与其相邻纳米柱椭圆形横截面中心点之间的距离相同；每个所述纳米柱的上表面设置有金属膜。

2.根据权利要求1所述的三维等离激元超透镜，其特征在于：所述纳米柱的方位角公式为：

其中，φ_c(x,y)表示在RCP光波入射下，手性通道中对应于同偏振分量的相位分布；表示RCP光波入射下，经纳米柱反射的同偏振分量的相位。

3.根据权利要求1所述的三维等离激元超透镜，其特征在于：若干所述纳米柱按阵列方式穿过所述金属层并设置于二氧化硅衬底上。

4.根据权利要求1所述的三维等离激元超透镜，其特征在于：所述每个纳米柱椭圆形横截面与其前后左右相邻纳米柱椭圆形横截面中心点之间的距离P＝800～1200nm。

5.根据权利要求1所述的三维等离激元超透镜，其特征在于：所述纳米柱上表面的金属膜厚度d＝70～150nm。

6.一种基于三维等离激元超透镜生成手性和非手性成像方法，其特征在于：包括：

非偏振光进入如权利要求1-5中任一所述三维等离激元超透镜，形成RCP光波和LCP光波；

对于强度为I_RCP,in的RCP光波入射，被所述三维等离激元超透镜反射为具有强度为I_RCP,in/2的同偏振分量和具有强度为I_RCP,in/2的交叉偏振分量；对于强度为I_LCP,in的LCP光波入射，被所述三维等离激元超透镜反射为强度为I_LCP,in/2的交叉偏振分量、且同偏振分量被漫反射；

其中，强度为I_RCP,in/2的交叉偏振分量和强度为I_LCP,in/2的交叉偏振分量形成非手性成像；强度为I_RCP,in/2的同偏振分量形成手性成像。

7.根据权利要求6所述的基于三维等离激元超透镜生成手性和非手性成像方法，其特征在于：所述非手性成像的强度公式为：

8.根据权利要求6所述的基于三维等离激元超透镜生成手性和非手性成像方法，其特征在于：所述手性成像的强度公式为：

9.根据权利要求6所述的基于三维等离激元超透镜生成手性和非手性成像方法，其特征在于：所述手性通道相位φ_c(x,y)和非手性成像通道相位φ_a(x,y)对应的离轴相位公式分别为：

其中，λ_d表示设计波长，f_z表示沿z轴的焦距，x_c表示手性成像通道沿x轴聚焦位置，x_a表示非手性成像通道沿x轴聚焦位置，(x,y)表示超透镜面上的位置坐标。

10.根据权利要求6所述的基于三维等离激元超透镜生成手性和非手性成像方法，其特征在于：还包括：计算所述非偏振光的偏振状态，所述偏振状态包括左旋圆偏振状态和右旋圆偏振状态；

所述左旋圆偏振状态的公式为：

所述右旋圆偏振状态的公式为：

其中，表示非手性成像的强度，表示手性成像的强度。