一种360°全视场角衍射光学元件及其设计方法与流程

文档序号:11152614阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种360°全视场角衍射光学元件,其特征在于:包括由电介质材料制成的基底层和若干纳米砖,其中,各纳米砖的大小相同,且其长、宽均为亚波长尺度;纳米砖以不同转角设于基底层上,形成单元结构。

2.如权利要求1所述的一种360°全视场角衍射光学元件,其特征在于:所述基底层和纳米砖的电介质材料不同。

3.如权利要求1所述的一种360°全视场角衍射光学元件,其特征在于:所述各纳米砖均为长方体,且其长、宽、高均为亚波长尺度。

4.一种360°全视场角衍射光学元件的设计方法,其特征在于包括如下步骤:

步骤1,确定响应主波长λ,进而确定在此波长范围透明的纳米砖电介质材料;

步骤2,采用电磁仿真软件,以左旋或右旋圆偏光垂直照射纳米砖,确定透射和反射的交叉偏振转化效率高且相等、同向偏振转化效率最低时的单元结构的边长C、纳米砖的宽度W、高度H和长度L;

步骤3,确定衍射光学元件生成的图案的像素数m和n,其中,m、n分别为长、宽方向上对λ产生图案的像素数;根据公式dx=mλ/θx和dy=nλ/θy计算主波长为λ时纳米砖的排列周期尺寸,其中,θx、θy为长、宽方向上衍射光学元件的投影角度;

步骤4,依据公式M=dx/C,N=dy/C得到单周期内单元结构长、宽方向对λ响应的单元数M和N;

步骤5,采用傅里叶迭代算法,得到对λ响应的单元结构相位分布Φ,从而得到这些单元结构内纳米砖的朝向角;

步骤6,沿单元结构长度和宽度方向上将纳米砖依次排列,得到所需的衍射光学元件。

5.如权利要求4所述的一种360°全视场角衍射光学元件的设计方法,其特征在于:所述步骤1中,确定响应主波长λ=830nm,基底层的电介质材料选用熔融石英玻璃,纳米砖的电介质材料选用非晶硅。

6.如权利要求4所述的一种360°全视场角衍射光学元件的设计方法,其特征在于:所述步骤2中,采用的电磁仿真软件为Comsol。

7.如权利要求4所述的一种360°全视场角衍射光学元件的设计方法,其特征在于:所述步骤3中,衍射光学元件生成的图案旋转对称,即图案中坐标分别为(x,y)和(-x,-y)的光点的强度相同。

8.如权利要求4所述的一种360°全视场角衍射光学元件的设计方法,其特征在于:所述步骤5中,单元结构内纳米砖的朝向角φ(i,j)与该单元结构相位分布Φ的关系为:φ=Φ/2,其中,i,j表示衍射光学元件x和y方向上第(i,j)个纳米砖。

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