一种基于介质和石墨烯构造动态多焦点超透镜的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于介质和石墨烯构造动态多焦点超透镜的方法。本发明专利技术步骤：(1)在0.7um～500um红外波长范围内，对不同波长入射光根据焦点与波长的位置关系，计算介质超表面上相位梯度分布；(2)对每种中心波长设计不同周期性结构,结合相位梯度分布和Pancharatnam‑Berry相位确定具体相位值；(3)设计确定高度的柱状结构作为介质超表面的基本单元,再设计相应具体实现结构和旋向；(4)在基底部分运用多层石墨烯来构成反射型聚焦透镜，并且通过改变石墨烯的费米能级来动态调节聚焦点的位置。本发明专利技术通过介质超表面和多层石墨烯结构实现动态多焦点反射透镜的效果，且具有高效率的聚焦功能和超宽带、动态可调、易于集成等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于介质和石墨烯构造动态多焦点超透镜的方法(一)
本专利技术涉及的是一种基于介质和石墨烯构造动态多焦点超透镜的方法，属于几何光学和微纳光学领域。(二)
技术介绍
超表面作为一种排列在二维表面上的亚波长结构，由于能局部地改变入射光束的振幅、偏振和相位的特殊功能，得到快速发展。由此基于超表面设计的透镜也引起了人们的广泛关注，与传统透镜不同，此超表面光学透镜基于光学纳米材料，因此相对较轻。当超表面的亚波长纳米结构形成特定的重复模式时，它们能模拟折射光线的复杂曲率，但没有那么笨重，并且在减少畸变的情况下聚焦光线的能力得以改善。不过，大多数这样的纳米结构设备是静态的，因此限制了它们的功能性。在对透镜研究的基础之上，本专利技术利用多层石墨烯基底提出了一种在透镜原理之上的一种动态多焦点反射透镜。通过对超表面结构的设计计算，在此我们利用时兴的超表面技术设计出基于多层石墨烯的多焦点动态可调的介质反射超透镜，其克服了传统光学元器件的缺点，具有超薄超轻、二维平面、结构简单、功能广泛并且在聚焦时可以控制所有入射能量的优点，更好地提高了空间分辨率且厚度达到微米量级。其具有的多焦点动态聚焦功能在集成光学系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于介质和石墨烯构造动态多焦点超透镜的方法，其中，所述的反射多焦点超表面透镜至少应包括多层石墨烯基底以及多个不同周期结构的超表面阵列，其特征包括如下步骤：步骤(1).在0.7um～500um红外波长工作带宽内，首先根据超表面对光波的特殊调控，在不同波长下以需要的周期设计响应不同波长入射光的旋转振子的周期性超表面结构；步骤(2).对于每种中心波长,根据所需要的焦点和纳米单元结构调控相位机理与不同波长下的不同聚焦要求公式和透镜等光程原理，计算介质超表面上的相位梯度分布；步骤(3).设计确定高度的柱状结构作为介质超表面的基本单元,将得到的相位梯度分布结合介质超表面的周期性结构,根据每个基本单...

【技术特征摘要】
1.一种基于介质和石墨烯构造动态多焦点超透镜的方法，其中，所述的反射多焦点超表面透镜至少应包括多层石墨烯基底以及多个不同周期结构的超表面阵列，其特征包括如下步骤：步骤(1).在0.7um～500um红外波长工作带宽内，首先根据超表面对光波的特殊调控，在不同波长下以需要的周期设计响应不同波长入射光的旋转振子的周期性超表面结构；步骤(2).对于每种中心波长,根据所需要的焦点和纳米单元结构调控相位机理与不同波长下的不同聚焦要求公式和透镜等光程原理，计算介质超表面上的相位梯度分布；步骤(3).设计确定高度的柱状结构作为介质超表面的基本单元,将得到的相位梯度分布结合介质超表面的周期性结构,根据每个基本单元的相位要求和Pancharatnam-Berry相位，调节每个单元结构的空间旋转角度以得到所需相位分布；步骤(4).应用多层石墨烯作为基底对入射光进行高反射率的反射并通过改变石墨烯的费米能级为反射光提供所需的附加相位，实现对反射光相位的动态调节，在不改变超表面结构的情况下来动态的改变焦点的聚焦位置。2.如权利要求1所述，通过合理的设计单元结构的参数，超表面上的每一个柱状结构都相当于一个二分之一波片，它能够将大部分的入射圆偏振光转化为它的正交偏振态。左旋圆偏振入射电磁波在与各向异性超表面结构相互作用后，它的反射正交偏振态电磁波包含了没有相移的原始自旋相位和具有诱导相移的转换相位部分(称为Panchara...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，高文文，刘厚权，赵德平，王崇云，陈晨，张文波，苑立波，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45