光学超构表面器件及其设计方法和制造方法技术

一种光学超构表面器件的设计方法，光学超构表面器件包括衬底和衬底上的周期性排列的多个超构结构单元，该方法包括：获取表示相应超构结构单元的单元图案，单元图案包括具有多个像素的像素阵列，每一个像素具有第一状态或第二状态；响应于确定超构结构单元的透射性能不满足预设条件，循环执行以下操作：确定多个像素各自的权值；基于权值，随机翻转多个像素中的一组一个或多个像素的状态以得到当前单元图案；并且基于对当前单元图案所表示的超构结构单元的光学仿真，选择性地维持多个像素各自的状态或将一组一个或多个像素的状态恢复为翻转之前的状态；响应于确定超构结构单元的透射性能满足预设条件，生成定义光学超构表面器件的描述信息。器件的描述信息。器件的描述信息。

【技术实现步骤摘要】
光学超构表面器件及其设计方法和制造方法


[0001]本公开涉及光学
，特别是涉及一种光学超构表面器件及其设计方法和制造方法。

技术介绍

[0002]光学超构表面是一种人工设计的实现超常特性的一类新型材料，具有天然材料中所没有的光学特性。超构表面可以通过不同方式塑造光的波前、偏振、透射性能和非线性响应，在光的调控能力方面展现了独特能力，为微型化、高性能的微纳米光学器件设计提供了全新的平台。
[0003]实现光的特定操控(例如，单向透射、单向反射)的光学器件在多种
具备广泛的用途。在相关技术中，这样的光学器件设计复杂，且尺寸较大不利于集成。

技术实现思路

[0004]提供一种缓解、减轻或者甚至消除上述问题中的一个或多个的机制将是有利的。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种光学超构表面器件的设计方法，光学超构表面器件包括衬底和衬底上的周期性排列的多个超构结构单元，方法包括：获取表示多个超构结构单元中的相应超构结构单元的单元图案，其中，单元图案包括具有多个像素的像素阵列，多个像素中的每一个像素具有第一状态或第二状态，第一状态表示超构结构单元中与该像素对应的位置存在超构材料，第二状态表示超构结构单元中与该像素对应的位置不存在超构材料；基于对超构结构单元的光学仿真，确定超构结构单元的透射性能不满足预设条件；响应于确定超构结构单元的透射性能不满足预设条件，循环执行以下操作：确定多个像素各自的权值；基于权值，随机翻转多个像素中的一组一个或多个像素的状态以得到当前单元图案；并且基于对当前单元图案所表示的超构结构单元的光学仿真，选择性地维持多个像素各自的状态或将一组一个或多个像素的状态恢复为翻转之前的状态；以及响应于确定超构结构单元的透射性能满足预设条件，生成定义光学超构表面器件的描述信息。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种光学超构表面器件的制造方法，包括：利用如上所述的方法中生成的描述信息，在衬底上形成多个超构结构单元。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种光学超构表面器件，光学超构表面器件利用如上所述的方法制造。
[0008]根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
[0009]在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
[0010]图1是根据本公开示例性实施例的光学超构表面器件的设计方法的流程图；
[0011]图2是根据本公开示例性实施例的表示超构结构单元的单元图案的示意性视图；
[0012]图3是根据本公开示例性实施例的光学超构表面器件的示意性视图。
[0013]图4是根据本公开另一示例性实施例的光学超构表面器件的设计方法的流程图；
[0014]图5是根据本公开示例性实施例的表示像素对应的拉普拉斯值的示意性视图；
[0015]图6是根据本公开示例性实施例的经多次迭代优化后表示像素对应的拉普拉斯值的示意性视图；
[0016]图7是根据本公开示例性实施例的经多次迭代优化后超构结构单元的透射性能的示意性视图；
[0017]图8是根据本公开示例性实施例的线偏振入射情况下的超构结构单元及其透射性能的示意性视图；
[0018]图9A是根据本公开示例性实施例的经对称性扩展的超构结构单元的示意性视图；
[0019]图9B是根据本公开示例性实施例的经对称性扩展的超构结构单元的加工得到的光学超构表面器件的示意性视图；
[0020]图9C是根据本公开示例性实施例的光学超构表面器件的透射性能的示意性视图。
具体实施方式
[0021]将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当由这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分相区分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、层或部分而不偏离本公开的教导。
[0022]诸如“在
…
下面”、“在
…
之下”、“较下”、“在
…
下方”、“在
…
之上”、“较上”等等之类的空间相对术语在本文中可以为了便于描述而用来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解的是，这些空间相对术语意图涵盖除了图中描绘的取向之外在使用或操作中的器件的不同取向。例如，如果翻转图中的器件，那么被描述为“在其他元件或特征之下”或“在其他元件或特征下面”或“在其他元件或特征下方”的元件将取向为“在其他元件或特征之上”。因此，示例性术语“在
…
之下”和“在
…
下方”可以涵盖在
…
之上和在
…
之下的取向两者。诸如“在
…
之前”或“在
…
前”和“在
…
之后”或“接着是”之类的术语可以类似地例如用来指示光穿过元件所依的次序。器件可以取向为其他方式(旋转90度或以其他取向)并且相应地解释本文中使用的空间相对描述符。另外，还将理解的是，当层被称为“在两个层之间”时，其可以是在该两个层之间的唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。
[0023]本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述及特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意和全部组合，并且短语“A和B中的至少一个”是指仅A、仅B、或A和B两者。
[0024]将理解的是，当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“连接到另一个元件或层”、“耦合到另一个元件或层”或“邻近另一个元件或层”时，其可以直接在另一个元件或层上、直接连接到另一个元件或层、直接耦合到另一个元件或层或者直接邻近另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到另一个元件或层”、“直接耦合到另一个元件或层”、“直接邻近另一个元件或层”时，没有中间元件或层存在。然而，在任何情况下“在
…
上”或“直接在
…
上”都不应当被解释为要求一个层完全覆盖下面的层。
[0025]本文中参考本公开的理想化实施例的示意性图示(以及中间结构)描述本公开的实施例。正因为如此，应预期例如作为制造技术和/或公差的结果而对于图示形状的变化。因此，本公开的实施例不应当被解释本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学超构表面器件的设计方法，所述光学超构表面器件包括衬底和所述衬底上的周期性排列的多个超构结构单元，所述方法包括：获取表示所述多个超构结构单元中的相应超构结构单元的单元图案，其中，所述单元图案包括具有多个像素的像素阵列，所述多个像素中的每一个像素具有第一状态或第二状态，所述第一状态表示所述超构结构单元中与该像素对应的位置存在超构材料，所述第二状态表示所述超构结构单元中与该像素对应的位置不存在所述超构材料；基于对所述超构结构单元的光学仿真，确定所述超构结构单元的透射性能不满足预设条件；响应于确定所述超构结构单元的透射性能不满足预设条件，循环执行以下操作：确定所述多个像素各自的权值；基于所述权值，随机翻转所述多个像素中的一组一个或多个像素的状态以得到当前单元图案；并且基于对所述当前单元图案所表示的所述超构结构单元的光学仿真，选择性地维持所述多个像素各自的状态或将所述一组一个或多个像素的状态恢复为翻转之前的状态；以及响应于确定所述超构结构单元的透射性能满足所述预设条件，生成定义所述光学超构表面器件的描述信息。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述随机翻转所述多个像素中的一组一个或多个像素的状态包括：根据所述权值，从所述多个像素中选择所述一组一个或多个像素，其中，所述多个像素中每一个像素被选择的概率与该像素的权值正相关；以及翻转所述一组一个或多个像素的状态。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述选择性地维持所述多个像素各自的状态或将所述一组一个或多个像素的状态恢复为翻转之前的状态包括：响应于确定所述当前单元图案所表示的所述超构结构单元的透射性能高于所述超构结构单元在翻转之前的透射性能，维持所述多个像素各自的状态；以及响应于确定所述当前单元图案所表示的所述超构结构单元的透射性能不高于所述超构结构单元在翻转之前的透射性能，将所述一组一个或多个像素的状态恢复为翻转之前的状态。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述多个像素各自的权值包括：计算所述像素阵列对应的拉普拉斯矩阵；以及根据所述多个像素在所述拉普拉斯矩阵中分别对应的拉普拉斯值，分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑜，曹国威，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：