[发明专利]基于惠更斯超颖表面产生贝塞尔光束阵列的方法

摘要

本发明涉及一种基于惠更斯超颖表面产生贝塞尔光束阵列的方法，属于微纳光学和二元光学应用技术领域。本发明首先通过遗传算法优化达曼光栅单元相位以实现均一功率的分束功能，然后叠加贝塞尔光束相位得到总的相位。接下来根据优化好的总相位对超颖表面进行编码。通过改变圆盘纳米柱单元的半径，使超颖表面对出射光束的相位和振幅进行任意地调控。通过改变纳米柱单元半径能够使透射光相位变化覆盖0‑2π的范围，同时保持透过率达到百分之七十以上，生成相应介质超颖表面结构的加工文件。采用激光照射在样品上，会在透射方向生成贝塞尔光束阵列，并且这种生成结果是和入射偏振无关的，并具有传播距离远、效率高的特点。

主权项

1.基于惠更斯超颖表面产生贝塞尔光束阵列的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：利用优化算法优化产生大周期单元相位信息，大周期单元的尺寸可调，并且组成大周期单元的小周期尺寸也可调；再将大周期单元按照达曼光栅的周期排列，得到阵列；通过在阵列中加入柱透镜相位信息，得到阵列的总相位信息，阵列的总相位信息的振幅表达形式为U₀＝exp(1i*gr)*exp(1i*B)*tpp，其中gr＝exp(‑1i2πr/r₀)是柱透镜的相位因子，i是虚数单位，是径向的(P是小周期单元尺寸，x和y分别是笛卡尔坐标系下的x方向和y方向的坐标)，r₀是调控贝塞尔光束半径的常数。B是基于遗传算法或者模拟退火算法优化得到的达曼光栅的阵列的相位信息，即是在加入柱透镜相位信息之前的阵列的相位信息；是圆形光阑。阵列的总相位信息用于惠更斯超颖表面的编码。步骤二：用于编码的惠更斯超颖表面为纳米天线，入射光场照射到所述纳米天线，出射光场的振幅和相位会随着纳米天线结构尺寸的变化而变化；因此通过改变纳米天线的结构尺寸、周期或结构尺寸和周期，能够对惠更斯超颖表面出射光束的相位和振幅进行任意地调控；扫描纳米天线的结构尺寸，得到每个结构尺寸对应的振幅相位分布，并在满足振幅较为均一的前提下选取相位能覆盖0‑2π范围的若干点作为编码总相位分布的结构；步骤三：根据步骤二得到的若干个结构对步骤一得到的总相位信息进行编码；进而确定纳米天线阵列的尺寸分布，从而生成相应惠更斯超颖表面结构的加工文件；步骤四：利用步骤三所得惠更斯超颖表面结构的加工文件，通过电子束刻蚀的微纳加工方法，制备惠更斯超颖表面阵列；将激光入射到惠更斯超颖表面上得到贝塞尔光束阵列。