[发明专利]一种基于超材料的全平面结构凸透镜的设计方法

摘要

本发明涉及一种基于超材料的全平面结构凸透镜的设计方法，包括以下步骤：S01，在原凸透镜的结构基础上确定空间变换；S02，选取能实现凸透镜空间变换的函数，并确定完整的坐标变换关系；S03，利用变换光学原理计算平面凸透镜各空间超材料的材料参数。与现有技术相比，本发明设计出一种既具有全平面的结构又具备常规凸透镜光学特性凸透镜，所设计的凸透镜适用范围广、设计方法简单可行、易于实现、便于安装、调试和集成。

主权项

一种基于超材料的全平面结构凸透镜的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，在原凸透镜的结构基础上确定空间变换，原凸透镜占据的空间为s₁(x,y,z)，原凸透镜右侧自由空间为s_2r(x,y,z)，原凸透镜左侧自由空间为s_2l(x,y,z)，将原凸透镜左、右凸面分别压缩为平面，原凸透镜占据的空间s₁(x,y,z)被压缩为s₁'(x,y,z)，原凸透镜右侧自由空间s_2r(x,y,z)被扩展为s_2r'(x,y,z)，原凸透镜左侧自由空间s_2l(x,y,z)被扩展为s_2l'(x,y,z)，从而得到全平面结构凸透镜，所述的全平面结构凸透镜包括空间s₁'(x,y,z)、s_2r'(x,y,z)和s_2l'(x,y,z)；S02，选取能实现凸透镜空间变换的函数，并确定完整的坐标变换关系，具体为：采取沿x轴的坐标变换，对于原凸透镜右半部分，由空间s₁(x,y,z)到空间s₁'(x,y,z)的变换表示为：x'＝f₁(x)，y'＝y，z'＝z   (1)由自由空间s_2r(x,y,z)到自由空间s_2r'(x,y,z)的变换表示为：x'＝f₂(x)，y'＝y，z'＝z   (2)式(1)、式(2)中，f₁(x)、f₂(x)为满足空间变换边界条件的坐标变换函数，对于原凸透镜左半部分的空间的坐标变换，与原凸透镜右半部分的空间的坐标变换对称；S03，利用变换光学原理计算全平面结构凸透镜各空间超材料的材料参数。