一种超透镜及其制备方法与流程

本申请涉及光学，更具体地说，涉及一种超透镜及其制备方法。

背景技术：

1、超透镜是一种2d人工结构，能够对电磁波进行灵活调控，且具有体积小、重量轻、易于集成等特点，不仅可以实现常规的成像需求，而且还可以实现对入射光振幅、相位、偏振等参量的精确控制。

2、超透镜由柱体单元排列而成。当光线入射到超透镜表面的柱体单元时会发生菲涅尔反射，这种反射会对光能的传输造成很大的阻碍，从而导致超透镜较低的成像质量。为解决光能反射所带来的问题，目前，一般是在超透镜表面镀制单层或多层减反射增透介质薄膜来实现抗反射增透功能。但是，由于超透镜表面是凹凸不平的微结构，在其表面镀制薄膜会导致薄膜的附着力差，容易脱落，并且薄膜的抗腐蚀性和热稳定性难以保证，容易出现膜层缺陷，环境适应性较差，从而导致超透镜的可靠性和稳定性比较低。

3、综上所述，如何提高超透镜的可靠性和稳定性，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的是提供一种超透镜及其制备方法，

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种超透镜，包括基底、位于所述基底表面的超透镜单元阵列，所述超透镜单元阵列包括多个超透镜单元；

4、所述超透镜单元包括超透镜柱体结构，还包括位于所述超透镜柱体结构的顶部的第一减反射结构，和/或位于所述超透镜柱体结构的底部的第二减反射结构；所述第一减反射结构的折射率位于空气的折射率和所述超透镜柱体结构的折射率之间，所述第二减反射结构的折射率位于所述超透镜柱体结构的折射率和所述基底的折射率之间，所述超透镜单元为一体式结构。

5、优选的，所述基底与所述超透镜单元的材料相同，所述第一减反射结构的横向尺寸小于所述超透镜柱体结构的横向尺寸，所述第二减反射结构的横向尺寸大于所述超透镜柱体结构的横向尺寸。

6、优选的，所述第一减反射结构和/或所述第二减反射结构为柱体结构。

7、优选的，所述第一减反射结构、所述第二减反射结构为上窄下宽的非柱体结构。

8、优选的，所述第一减反射结构为锥体结构、台体结构、球冠结构中的任意一种结构；

9、所述第二减反射结构为台体结构。

10、优选的，所述第一减反射结构、所述第二减反射结构的高度均为0.01λ-5λ，λ为所述超透镜工作中心波长。

11、优选的，所述超透镜柱体结构的高度为0.1λ-10λ，λ为所述超透镜工作中心波长。

12、优选的，当所述超透镜应用在红外波段时，所述基底及所述超透镜单元为硅、锗、蓝宝石、硫化锌、硒化锌中的任意一种；

13、当所述超透镜应用在可见光波段或太赫兹波段时，所述基底及所述超透镜单元为氧化硅或石英玻璃。

14、一种超透镜的制备方法，用于制备如上述任一项所述的超透镜，包括：

15、对基底进行清洗；

16、采用光刻工艺将掩膜版上的图形转移到光刻胶上；

17、对刻蚀气体的流量和/或能量进行控制，利用所述刻蚀气体对所述基底进行刻蚀，并利用钝化气体对刻蚀的侧壁进行保护；

18、对所述基底进行清洗，以得到包括多个超透镜单元的超透镜单元阵列；所述超透镜单元包括超透镜柱体结构，还包括位于所述超透镜柱体结构的顶部的第一减反射结构，和/或位于所述超透镜柱体结构的底部的第二减反射结构，所述第一减反射结构的折射率位于空气的折射率和所述超透镜柱体结构的折射率之间，所述第二减反射结构的折射率位于所述超透镜柱体结构的折射率和所述基底的折射率之间。

19、优选的，在对基底进行清洗之后，还包括：

20、在所述基底表面沉积硬掩膜；

21、在采用光刻工艺将掩膜版上的图形转移到光刻胶上之后，还包括：

22、对所述硬掩膜进行刻蚀，将所述光刻胶中的图形转移到所述硬掩膜上，并去除所述光刻胶。

23、本申请提供了一种超透镜及其制备方法，其中，超透镜包括基底、位于基底表面的超透镜单元阵列，超透镜单元阵列包括多个超透镜单元；超透镜单元包括超透镜柱体结构，还包括位于超透镜柱体结构的顶部的第一减反射结构，和/或位于超透镜柱体结构的底部的第二减反射结构；第一减反射结构的折射率位于空气的折射率和超透镜柱体结构的折射率之间，第二减反射结构的折射率位于超透镜柱体结构的折射率和基底的折射率之间，超透镜单元为一体式结构。

24、本申请公开的上述技术方案，通过在超透镜柱体结构的顶部设置折射率位于空气的折射率和超透镜柱体结构的折射率之间的第一减反射结构，和/或在超透镜柱体结构的底部设置折射率位于超透镜柱体结构的折射率和基底的折射率之间的第二减反射结构来相应地减小超透镜单元与空气、超透镜单元与基底之间的折射率差值，从而减少反射，实现更好的光能传输效果。且超透镜单元为一体式结构，即超透镜单元中所设置的减反射结构与超透镜柱体结构是一体化制造出来的。相比于现有通过在超透镜表面镀制减反射增透介质薄膜来实现减反射增透功能，本申请通过与超透镜柱体结构为一体式的减反射结构来实现减反射增透功能，可以有效解决在超透镜表面镀制减反射增透介质薄膜所存在的附着力差、易脱落、膜层缺陷、环境适应性差等问题，从而提高超透镜的可靠性、稳定性和良率，且由于不需要镀制薄膜，因此，可以降低超透镜的生产成本，提高超透镜的生产效率。

技术特征：

1.一种超透镜，其特征在于，包括基底(1)、位于所述基底(1)表面的超透镜单元阵列，所述超透镜单元阵列包括多个超透镜单元(2)；

2.根据权利要求1所述的超透镜，其特征在于，所述基底(1)与所述超透镜单元(2)的材料相同，所述第一减反射结构(21)的横向尺寸小于所述超透镜柱体结构(22)的横向尺寸，所述第二减反射结构(23)的横向尺寸大于所述超透镜柱体结构(22)的横向尺寸。

3.根据权利要求2所述的超透镜，其特征在于，所述第一减反射结构(21)和/或所述第二减反射结构(23)为柱体结构。

4.根据权利要求2所述的超透镜，其特征在于，所述第一减反射结构(21)、所述第二减反射结构(23)为上窄下宽的非柱体结构。

5.根据权利要求4所述的超透镜，其特征在于，所述第一减反射结构(21)为锥体结构、台体结构、球冠结构中的任意一种结构；

6.根据权利要求1所述的超透镜，其特征在于，所述第一减反射结构(21)、所述第二减反射结构(23)的高度均为0.01λ-5λ，λ为所述超透镜工作中心波长。

7.根据权利要求1所述的超透镜，其特征在于，所述超透镜柱体结构(22)的高度为0.1λ-10λ，λ为所述超透镜工作中心波长。

8.根据权利要求1所述的超透镜，其特征在于，当所述超透镜应用在红外波段时，所述基底(1)及所述超透镜单元(2)为硅、锗、蓝宝石、硫化锌、硒化锌中的任意一种；

9.一种超透镜的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至8任一项所述的超透镜，包括：

10.根据权利要求9所述的超透镜的制备方法，其特征在于，在对基底进行清洗之后，还包括：

技术总结
本申请公开了一种超透镜及其制备方法，超透镜包括基底、位于基底表面的超透镜单元阵列，超透镜单元阵列包括多个超透镜单元；超透镜单元包括超透镜柱体结构，还包括位于超透镜柱体结构的顶部的第一减反射结构，和/或位于超透镜柱体结构的底部的第二减反射结构；第一减反射结构的折射率位于空气的折射率和超透镜柱体结构的折射率之间，第二减反射结构的折射率位于超透镜柱体结构的折射率和基底的折射率之间，超透镜单元为一体式结构。本申请公开的技术方案，通过与超透镜柱体结构为一体式的减反射结构实现减反射增透功能，以有效解决在超透镜表面镀制减反射增透介质薄膜所存在的问题，提高超透镜的可靠性、良率和生产效率，降低超透镜的生产成本。

技术研发人员：王兴祥
受保护的技术使用者：烟台睿创微纳技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13