基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜及设计方法技术

本发明专利技术公开一种基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜及设计方法，首先确定计算初始点、相位需要以及需要形成准连续纳米带的样本区域；然后计算准连续纳米带取向角；沿取向角方向移动步长得到新纳米带坐标点；将计算得到的纳米带坐标点逐一连接获得准连续纳米线，设定宽度得到准连续纳米带；最后循环重复直到在样品区域完成所有的准连续纳米带，从而形成由准连续纳米带构成的超表面。该方法采用准连续的结构来编码超透镜，提升了超透镜的运行波段范围和能量效率。使用超衍射透镜的相位关系，可以设计准连续超衍射超透镜，能提升这类透镜的电磁性能，该方法改善了超透镜的电磁性能，使得超透镜具有宽带高效率特征。使得超透镜具有宽带高效率特征。使得超透镜具有宽带高效率特征。

【技术实现步骤摘要】
基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜及设计方法


[0001]本专利技术涉及超衍射透镜
，特别是一种基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜及设计方法。

技术介绍

[0002]透镜是光学系统中的一种重要的基础性光学元件。传统的光学透镜一般通过其不同空间位置的厚度差异来调制光波波前。受自然材料折射率的限制，传统的光学透镜厚度一般都远大于波长，不利于光学系统的小型化与集成化。超表面具备在亚波长尺度范围内调制光波的能力，能够构建亚波长的光学器件，对光学系统的小型化与集成化意义重大。使用超表面实现超薄的紧凑型透镜系统在近年来获得了很多的研究进展。
[0003]然而目前的超表面透镜(超透镜)大多采用离散型超表面来进行编码，这影响了超透镜的光学性能。一方面，离散化编码会引起相对于理论透镜电磁波波前的偏离，这不可避免地降低了透镜的聚焦质量和成像性能。当然，理论上足够小的离散化像素能够改善这种不利影响，但是小尺寸的超表面结构加工常常比较困难。另一方面，受限于离散型结构的固有电磁谐振特性，离散型超透镜常常只能在某一预设波长附近保持较高的能量效率。偏离预设波长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：确定计算初始点、相位需求以及需要形成准连续纳米带的样本区域；S2：根据初始点和相位需求计算准连续纳米带取向角；S3：沿准连续纳米带取向角方向按照预设移动步长计算下一个纳米带坐标点；S4：将计算得到的纳米带坐标点逐一连接获得准连续纳米线，设定宽度得到准连续纳米带；S5：循环重复直到在样品区域完成所有的准连续纳米带，从而形成由准连续纳米带构成的超表面。2.如权利要求1所述的基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜设计方法，其特征在于：所述步骤S1中的相位需求按照以下步骤获得：其中，k0＝2π/λ0；λ0是计算波长；f0是透镜焦距；(x,y)为透镜平面的坐标；m是整数；通过使用(x0,y0)坐标代替公式(a)中的(x,y)坐标，求出O1(x0,y0)处的相位需求3.如权利要求1所述的基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜设计方法，其特征在于：所述步骤S3中的下一个纳米带坐标点按照以下公式计算：使用PB相位关系得到点O1(x0,y0)处的准连续纳米带取向角；所述取向角为准连续纳米带在该处的切线方向角；沿着取向角α1的方向移动步长S获得另一个点A1(x1,y1)，其坐标的表达式为：x1＝x0+S*cos(α1)；y1＝y0+S*sin(α1)；其中，S表示移动步长。4.如权利要求1所述的基于准连续型纳米带超表面的宽带透镜设计方法，其特征在于：所述步骤S3中的下一个纳米带坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓虎，杨阳，高潮，郭永彩，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：