一种超透镜、超透镜系统及制造方法与流程

本申请涉及微纳光学器件及其制造，具体涉及一种超透镜、超透镜系统及制造方法。

背景技术：

1、超透镜(metalenses)又称超构透镜，是一种表面拥有亚波长尺寸微纳结构的平面透镜，可实现光的会聚成像等功能。它拥有体积更薄、重量更轻、成本更低、成像更好、更易集成的优点，可通过调整微纳结构的形状、旋转方向等参数实现对光的偏振、相位和振幅等属性的调控，在光通信领域有广大应用前景。

2、超透镜的相位调控类型分为几何相位、传输相位等。传输相位通过改变超透镜表面纳米柱结构的几何尺寸来调控光场的相位信息。

3、然而现有的超透镜在相位调控方面的效果并不是特别理想，往往较小的制造误差也会带来较大的相移变化，从而对制造误差的要求很高，不便于确定优化尺寸。

技术实现思路

1、本申请提供一种超透镜、超透镜系统及制造方法，其可通过不同高度纳米柱实现线性相移调控，并减少因制造误差带来的相移误差。

2、第一方面，本申请实施例提供一种超透镜，所述超透镜包括：

3、基底；

4、纳米柱阵列，其设置在所述基底上，所述纳米柱阵列包括多种不同高度的纳米柱，所述纳米柱被配置为：基于设定的光场相位分布函数排列，且所述基底表面不同位置的纳米柱的高度基于相位和高度的对应关系确定。

5、结合第一方面，在一种实施方式中，所述纳米柱阵列包括n种不同高度的纳米柱，每种纳米柱的高度对应于n等分0-2π相位范围的一个相位区间，且纳米柱的高度与相位区间的对应关系基于相位和高度的对应关系确定。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基底为二氧化硅基底，所述纳米柱阵列包括多种在二氧化硅基底表面生成的不同高度的圆柱形聚合物纳米柱。

7、第二方面，本申请实施例提供一种超透镜系统，所述超透镜系统包括：

8、光纤扩束器；

9、超透镜，其设置在所述光纤扩束器上，且所述超透镜包括：

10、基底；

11、纳米柱阵列，其设置在所述基底上，所述纳米柱阵列包括多种不同高度的纳米柱，所述纳米柱被配置为：基于设定的光场相位分布函数排列，且所述基底表面不同位置的纳米柱的高度基于相位和高度的对应关系确定。

12、结合第二方面，在一种实施方式中，所述纳米柱阵列包括n种不同高度的纳米柱，每种纳米柱的高度对应于n等分0-2π相位范围的一个相位区间，且纳米柱的高度与相位区间的对应关系基于相位和高度的对应关系确定。

13、结合第二方面，在一种实施方式中，所述基底为二氧化硅基底，所述纳米柱阵列包括多种在二氧化硅基底表面生成的不同高度的圆柱形聚合物纳米柱。

14、结合第二方面，在一种实施方式中，所述超透镜通过3d打印的方式打印在所述光纤扩束器上。

15、第二方面，本申请实施例提供一种超透镜系统的制造方法，所述超透镜系统的制造方法包括：

16、在基底上生成包括多种不同高度的纳米柱的纳米柱阵列以制造超透镜，其中，所述纳米柱基于设定的光场相位分布函数排列，且所述基底表面不同位置的纳米柱的高度基于相位和高度的对应关系确定；

17、将所述超透镜设置在光纤扩束器上。

18、结合第三方面，在一种实施方式中，将0-2π相位范围等分为n个相位区间；

19、基于相位和高度的对应关系确定n种不同高度的纳米柱与n个相位区间的对应关系。

20、结合第三方面，在一种实施方式中，通过3d打印的方式将所述超透镜打印在所述光纤扩束器上。

21、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

22、本申请中的超透镜包括基底和纳米柱阵列，纳米柱阵列设置在基底上，纳米柱阵列包括多种不同高度的纳米柱，纳米柱被配置为：基于设定的光场相位分布函数排列，且基底表面不同位置的纳米柱的高度基于相位和高度的对应关系确定。

23、由于相移通常对纳米柱半径的变化十分敏感，表现为较小的半径改变量也能带来较大的相移。相对而言，保持半径不变，改变纳米柱高度进行相位调控能够减少因制造误差带来的相移误差。除此之外，半径不变，改变高度也能更好实现线性相移调控，便于确定优化尺寸。

技术特征：

1.一种超透镜，其特征在于，所述超透镜包括：

2.如权利要求1所述的超透镜，其特征在于：

3.如权利要求1所述的超透镜，其特征在于：

4.一种超透镜系统，其特征在于，所述超透镜系统包括：

5.如权利要求4所述的超透镜系统，其特征在于：

6.如权利要求4所述的超透镜系统，其特征在于：

7.如权利要求4所述的超透镜系统，其特征在于：

8.一种超透镜系统的制造方法，其特征在于，所述超透镜系统的制造方法包括：

9.一种如权利要求8所述超透镜系统的制造方法，其特征在于：

10.一种如权利要求8所述超透镜系统的制造方法，其特征在于：

技术总结
一种超透镜、超透镜系统及制造方法，涉及微纳光学器件及其制造技术领域，超透镜包括：基底；纳米柱阵列，其设置在基底上，纳米柱阵列包括多种不同高度的纳米柱，纳米柱被配置为：基于设定的光场相位分布函数排列，且基底表面不同位置的纳米柱的高度基于相位和高度的对应关系确定。本发明可通过不同高度纳米柱实现线性相移调控，并减少因制造误差带来的相移误差。

技术研发人员：冯家豪,陶金,吴冕,李臻,严杰,肖希
受保护的技术使用者：武汉邮电科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8