超表面及其设计方法、装置与电子设备、加工方法与流程

本申请涉及超表面，具体而言，涉及一种超表面及其设计方法、装置与电子设备、加工方法。

背景技术：

1、超表面是一种由亚波长尺寸的人工纳米结构按照一定排列方式组成的二维薄膜结构。超表面的透过率是决定超表面能否大规模推广应用的关键因素。目前超表面可以根据纳米结构的类型分为正结构超表面和负结构超表面。这两种类型的超表面都存在透过率低的技术缺陷，难以满足光学产品中的光学元件的透过率需求。现有技术公开了很多种提高正结构超表面透过率的方式，但暂未发现提高负结构超表面透过率的解决方法。因此，如何提高负结构超表面的透过率亟待解决。

技术实现思路

1、为解决现有存在的技术问题，本申请实施例提供了一种超表面及其设计方法、装置与电子设备、加工方法。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种超表面，增透膜覆盖于所述超表面之上，其中，所述超表面包括基底，所述基底的一侧表面的不同位置设置有多个负纳米结构，所述多个负纳米结构的深度小于所述基底的厚度；

3、所述增透膜覆盖于所述基底的所述一侧表面的未设置所述多个负纳米结构的区域的上方。

4、第二方面，本申请实施例提供了一种超表面的设计方法，适用于所述超表面，所述设计方法包括

5、设置所述超表面的目标透过率；

6、输入并优化增透膜折射率和增透膜厚度，直至根据所述增透膜折射率和所述增透膜厚度计算得到的覆盖有所述增透膜的所述超表面的第一透过率与所述目标透过率的差值百分比小于或等于预设值；输出优化后的增透膜折射率和优化后的增透膜厚度；

7、在膜系材料数据库中寻找匹配膜系材料，所述匹配膜系材料的折射率与所述优化后的增透膜折射率差值最小；

8、根据所述匹配膜系材料的折射率和所述优化后的增透膜厚度计算覆盖有所述增透膜的所述超表面的第二透过率；

9、判断所述第二透过率与所述目标透过率的差值百分比是否小于或等于所述预设值，若是，则输出所述匹配膜系材料和所述优化后的增透膜厚度；若否，则再次优化所述优化后的增透膜厚度，并根据所述匹配膜系材料的折射率和再优化的增透膜厚度计算覆盖有所述增透膜的所述超表面的第三透过率，直至所述第三透过率与所述目标透过率的差值百分比小于或等于所述预设值。

10、第三方面，本申请实施例还提供了一种超表面的设计装置，适用于所述设计方法，所述设计装置包括：

11、优化模块，用于输入并优化增透膜折射率和增透膜厚度；

12、匹配模块，用于在膜系材料数据库中寻找匹配膜系材料，所述匹配膜系材料的折射率与所述优化后的增透膜折射率差值最小；

13、计算模块，用于根据增透膜折射率和增透膜厚度计算覆盖有所述增透膜的所述超表面的透过率；

14、判断模块，用于判断计算所得的透过率与所述目标透过率的差值百分比是否小于或等于所述预设值。

15、第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述设计方法中的步骤。

16、第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的设置有增透膜的超表面的设计方法中的步骤。

17、第六方面，本申请实施例提供了一种加工所述超表面的加工方法，包括

18、s1，准备所述基底；

19、s2，覆盖所述增透膜于所述基底的一侧表面上，得到设置有增透膜的基底；

20、s3，对所述设置有增透膜的基底的覆盖有所述增透膜的一侧表面进行光刻、刻蚀得到设置有增透膜的超表面。

21、本申请实施例提供的超表面及其设计方法、加工方法、设计装置、电子设备及计算机可读存储介质，在负结构超表面的表面设置增透膜，能够在实现原有超表面功能的同时，提高对工作波段内电磁波的透过率，从而提高使用该超表面的光学系统的光学效率。其次，本申请的设计方法在现有增透膜优化算法的基础上，使用了再优化的方法，即在得到优化后的折射率和优化后的厚度参数之后，还会进一步地考虑优化后的折射率与实际采用的增透膜材料的折射率的差值，基于该差值情况再决定是否进一步优化所述优化后的厚度参数，从而进一步地提高了超表面的透过率。另外，本申请还提供了设置增透膜的负结构超表面的加工方法，与设置有增透膜的正结构超表面先加工超表面再镀增透膜的方法相比，本申请提供的加工方法简化了工艺流程，进而节省了加工时间和提高了整体良率。

技术特征：

1.一种超表面(1)，其特征在于，增透膜(30)覆盖于所述超表面(1)之上，其中，

2.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于，所述增透膜(30)被配置为光经过所述增透膜(30)的等效光程大于或等于0.55um且小于或等于3.36um。

3.根据权利要求2所述的超表面，其特征在于，当所述超表面的工作波段为中红外波段时，所述增透膜(30)被配置为光经过所述增透膜(30)的等效光程大于或等于0.55um且小于或等于2.52um。

4.根据权利要求3所述的超表面，所述增透膜(30)被配置为光经过所述增透膜(30)的等效光程大于或等于0.8um且小于或等于2.4um。

5.根据权利要求2所述的超表面，其特征在于，当所述超表面的工作波段为远红外波段时，所述增透膜(30)被配置为光经过所述增透膜(30)的等效光程大于或等于0.99um且小于或等于3.36um。

6.根据权利要求5所述的超表面，所述增透膜(30)被配置为光经过所述增透膜(30)的等效光程大于或等于1.44um且小于或等于3.2um。

7.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于，所述增透膜(30)为单层膜。

8.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于，所述增透膜(30)为多层膜，所述多层膜的各层的材料互不相同或所述多层膜中的部分层的材料互不相同。

9.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于，所述增透膜(30)的材料包括硫化锌、氟化锌、氟化镁、二氧化硅和二氧化钛中的任意一种或多种的组合，所述基底(10)的材料包括硅。

10.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于，所述多个负纳米结构(20)所呈现的空间为圆柱空间、椭圆柱空间、矩形柱空间、方柱空间、十字柱空间中的任一种或多种的组合。

11.根据权利要求10所述的超表面，其特征在于，所述多个负纳米结构(20)中的每一个的内部包括套内纳米结构(201)，所述套内纳米结构(201)自其所在的负纳米结构(20)的底部延伸至与所述基底(10)的所述一侧表面(101)平齐，所述套内纳米结构(201)与所述基底(10)的材料相同，所述套内纳米结构(201)的形状为圆柱、椭圆柱、矩形柱、方柱、十字柱中的任一种或多种的组合。

12.一种超表面的设计方法，适用于如权利要求1-11中任一所述的超表面，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的设计方法，其特征在于，所述预设值小于或等于3％。

14.根据权利要求12所述的设计方法，其特征在于，所述输入并优化增透膜折射率和增透膜厚度的步骤之前还包括输入结构参数，所述结构参数包括所述超表面(1)的工作波段、所述负纳米结构(20)的周期和深度。

15.一种超表面的设计装置，其特征在于，适用于如权利要求12-14中任一所述的设计方法，所述设计装置包括

16.一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求12至14中任一项所述的设计方法中的步骤。

17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求12至14中任一项所述的设计方法中的步骤。

18.一种加工如权利要求1-11中任一项所述超表面的加工方法，其特征在于，

技术总结
本申请提供了一种超表面及其设计方法、设计装置与电子设备，其中所述超表面包括基底，所述基底的一侧表面的不同位置设置有多个负纳米结构，所述多个负纳米结构的深度小于所述基底的厚度。所述超表面上设置有增透膜，所述增透膜覆盖于所述基底的所述一侧表面的未设置所述负纳米结构的区域的上方。本申请所提供的设置有增透膜的超表面能够在实现原有超表面功能的同时，提高对工作波段内电磁波的透过率，从而提高使用所述超表面的光学系统的光学效率。

技术研发人员：韩雨希,郝成龙,谭凤泽,朱健
受保护的技术使用者：深圳迈塔兰斯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15