[发明专利]低深宽比的电介质几何相位超表面材料及其结构优化方法

摘要

本发明公开的低深宽比的电介质几何相位超表面结构材料及其结构优化方法，所述的电介质几何相位超表面结构材料包括基底、基底上的反射层、反射层上的多光束干涉层、以及若干尺寸一致的电介质纳米砖呈周期性排布于多光束干涉层上所构成的电介质纳米砖阵列；所述的电介质纳米砖阵列用来接收垂直入射的圆偏振光，并通过调节各电介质纳米砖的方向来调节出射光的位相。本发明电介质几何相位超表面结构材料的深宽比降至传统的透射式超表面材料的一半，约1.7，从而可减轻对加工工艺的要求，使器件的成品率和量产得到保障。

主权项

1.低深宽比的电介质几何相位超表面材料，其特征是，包括：基底；基底上的反射层；反射层上的多光束干涉层；若干尺寸一致的电介质纳米砖呈周期性排布于多光束干涉层上所构成的电介质纳米砖阵列；所述的电介质纳米砖阵列用来接收垂直入射的圆偏振光，并通过调节各电介质纳米砖的方向来调节出射光的位相；所述的电介质纳米砖的制备材料为折射率大于3.2的电介质材料；所述电介质几何相位超表面材料的结构采用如下方法优化，包括：(1)优化结构参数，获得优化后的电介质纳米砖单元，具体为：采用电磁仿真法，在工作波长下，使左旋圆偏振光或右旋圆偏振光垂直入射电介质纳米砖单元，以反射的右旋圆偏振光或左旋圆偏振光的转化效率为优化对象，以反射的交叉偏振转化效率最高、同时反射的同向偏振转化效率最低为优化目标，优化电介质纳米砖单元的结构参数；所述的电介质纳米砖单元包括基底、基底上的反射层、反射层上的多光束干涉层、以及多光束干涉层上的单个电介质纳米砖；所述的结构参数包括电介质纳米砖的长、宽、高、周期以及多光束干涉层的厚度，其中，周期指电介质纳米砖单元边长；(2)将优化后的电介质纳米砖单元分别沿X轴和Y轴方向紧密排列，获得电介质几何相位超表面材料；所述的X轴和Y轴方向分别与电介质纳米砖单元中基底的两组边平行；(3)基于电介质纳米砖单元产生的相位延迟量等于电介质纳米砖转角的两倍，根据超表面材料应用时所需相位，确定电介质几何相位超表面材料中各电介质纳米砖的转角；所述转角指电介质纳米砖的长边和X轴的夹角。