平面超构透镜、平面超构透镜制备方法和光学检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学技术领域，尤其涉及一种平面超构透镜，该平面超构透镜结构包括：基底和设置在所述基底上的微纳结构层；所述微纳结构层由周期排列的微纳结构单元构成，所述微纳结构层包含至少一个结构不同的微纳结构单元。本发明专利技术所述的平面超构透镜的效果是与传统的光学透镜相似的聚焦成像效果。本发明专利技术还公开了一种平面超构透镜的制备方法和使用该平面超构透镜的光学检测装置。透镜的光学检测装置。透镜的光学检测装置。

【技术实现步骤摘要】
平面超构透镜、平面超构透镜制备方法和光学检测装置


[0001]本专利技术属于光学
，尤其涉及一种平面超构透镜、平面超构透镜制备方法和光学检测识别装置。

技术介绍

[0002]透镜在光学系统中有着重要而广泛的应用。由于透镜有会聚光能、发散光能和成像的作用，被广泛地应用于各类成像镜头、光电探测器、图像识别和处理、光通讯、激光等众多领域。随着成像光学技术的发展，传统透镜的材质及模具式加工方式已经无法满足越来越高的成像镜片精度要求，因此，有必要采用一种新的原理和技术来进行透镜的设计、加工和应用。
[0003]平面超构透镜采用的是经严格耦合波理论计算，通过有限元分析或有限时域差分分析计算软件进行周期性微纳结构单元的设计，通过该周期性微纳结构单元构成的平面微纳光学结构实现对入射光场的汇聚成像效果。此技术通过使用半导体光刻技术加工而成的通过严格耦合波计算得到的周期性微纳结构，可完全代替传统光学透镜在成像镜头中的作用，并实现无像差的成像效果，从而获得一种平面的、较传统光学透镜更轻且更优秀的成像光学镜片。

技术实现思路

[0004]为了解决现有透镜加工技术中必然存在的像差、像散、加工精度较低等技术问题，本专利技术旨在提供一种通过严格耦合波计算实现无像差成像的平面超构透镜，平面超构透镜制备方法和一种光学检测装置。
[0005]本申请提供一种平面超构透镜，包括：基底和设置在所述基底上的微纳结构层；所述微纳结构层由周期排列的微纳结构单元构成，所述微纳结构层包含至少一个结构不同的微纳结构单元。
[0006]根据本申请提供的一种实施方式，所述微纳结构层为由圆柱状微纳结构、正方体柱状微纳结构或长方体柱状微纳结构之一的单一种类的微纳结构构成；或
[0007]由圆柱状微纳结构、正方体柱状微纳结构和/或长方体柱状微纳结构混合组合构成，每一种类的微纳结构独立组成一个周期性微纳结构组，多个周期性微纳结构组组成微纳结构层；或
[0008]所述微纳结构层为由圆柱状微纳结构、正方体柱状微纳结构或长方体柱状微纳结构混合组成，不同种类的微纳结构混合组成一个周期性微纳结构层。
[0009]根据本申请提供的一种实施方式，所述微纳结构单元包括由至少一个结构不同的圆柱状微纳结构组成，所述圆柱状微纳结构其参数需满足：其直径为透过光波长的1/10
‑
1/2，其高度为透过光波长的1/3
‑
2/3，对于单一波长透过光，其结构的高度为固定值，其结构的直径在可变范围内呈现周期性结构变化，结构柱体与基底平面的夹角为90
°±5°
。
[0010]根据本申请提供的一种实施方式，所述微纳结构单元包括由至少一个结构不同的
正方体柱状微纳结构组成，所述正方体柱状微纳结构其参数需满足：其边长为透过光波长的1/10
‑
1/2，其高度为透过光波长的1/3
‑
2/3，对于单一波长透过光，其结构的高度为固定值，其结构的边长在可变范围内呈现周期性结构变化，结构柱体与基底平面的夹角为90
°±5°
。
[0011]根据本申请提供的一种实施方式，所述微纳结构单元包括由至少一个结构不同的长方体柱状微纳结构组成，所述圆柱状微纳结构其参数需满足：长方体面型的长边为透过光波长的1/5
‑
1/2，长方体面型的短边为长边的1/4
‑
1/2，其高度为透过光波长的1/3
‑
2/3，对于单一波长透过光，其结构的高度为固定值，其结构的长边在可变范围内呈现周期性结构变化，其结构的短边与长边的比例关系呈现周期性结构变化，结构柱体与基底平面的夹角为90
°±5°
。
[0012]本申请还提供一种平面超构透镜的制备方法，包括如下步骤：
[0013]提供一个基底；
[0014]在所述基底上涂覆光刻胶层；
[0015]制作一结构图案与微纳结构层成多倍放大关系的掩模版，置于光源和所述光刻胶层之间；
[0016]光源的光线入射所述掩模版，通过光线的夹角进行调制，将掩模版上的结构缩刻到光刻胶层上；
[0017]所述光刻胶层在曝光一定时间后形成微纳结构层，制得所述平面超构透镜。
[0018]本申请还提供一种光学检测装置，配备所述的平面超构透镜。
[0019]本专利技术的有益效果：可完全代替传统光学透镜在成像镜头中的作用，并实现无像差的成像效果，从而获得一种平面的、较传统光学透镜更轻且更优秀的成像光学镜片。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为平面超构透镜的整体结构示意图。
[0022]图2为平面超构透镜的部分区域结构示意图。
[0023]图3a和图3b为实施例2中正方体状微纳结构的立体图。
[0024]图4为本申请平面超构透镜制备方法的流程图。
[0025]图5为制备方法的示意图。
[0026]1‑
基底，11
‑
光刻胶层，2
‑
微纳结构层，3
‑
掩模版。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“相连”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0030]示例性实施例
[0031]本实施例提供一种平面超构透镜，包括：基底1和设置在所述基底1上的微纳结构层2；所述微纳结构层2由周期排列的微纳结构单元构成，所述微纳结构层2包含至少一个结构不同的微纳结构单元。
[0032]根据本实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面超构透镜，其特征在于，包括：基底和设置在所述基底上的微纳结构层；所述微纳结构层由周期排列的微纳结构单元构成，所述微纳结构层包含至少一个结构不同的微纳结构单元。2.根据权利要求1所述的平面超构透镜，其特征在于，所述微纳结构层为由圆柱状微纳结构、正方体柱状微纳结构或长方体柱状微纳结构之一的单一种类的微纳结构构成；或所述微纳结构层为由圆柱状微纳结构、正方体柱状微纳结构和/或长方体柱状微纳结构混合组合构成，每一种类的微纳结构独立组成一个周期性微纳结构组，多个周期性微纳结构组组成微纳结构层；或所述微纳结构层为由圆柱状微纳结构、正方体柱状微纳结构或长方体柱状微纳结构混合组成，不同种类的微纳结构混合组成一个周期性微纳结构层。3.根据权利要求2所述的平面超构透镜，其特征在于，所述微纳结构单元包括由至少一个结构不同的圆柱状微纳结构组成，所述圆柱状微纳结构其参数需满足：其直径为透过光波长的1/10
‑
1/2，其高度为透过光波长的1/3
‑
2/3，对于单一波长透过光，其结构的高度为固定值，其结构的直径在可变范围内呈现周期性结构变化，结构柱体与基底平面的夹角为90
°±5°
。4.根据权利要求2所述的平面超构透镜，其特征在于，所述微纳结构单元包括由至少一个结构不同的正方体柱状微纳结构组成，所述正方体柱状微纳结构其参数需满足：其边长为透过光波长的1/10
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【专利技术属性】
技术研发人员：余乐，窦晨浩，王少川，张晓波，
申请(专利权)人：合肥英拓光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：