【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多焦点光学的，尤其涉及一种基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜。
技术介绍
1、由人工亚波长超构单元组成的超构透镜，通过引入局部和突变的相位变化，以前所未有的能力精确操控入射电磁波，革新了光学领域。这种特殊的相位调控能力使超构透镜能够在波长尺度上进行波前整形，从而为开发能够无缝集成到紧凑平台中的超薄设备打开了新的可能性。超构透镜是非常重要的光学组件，在光束生成、成像和传感等各个领域展示出了显著的潜力。超薄设计和简单的制造工艺使超构透镜备受青睐。此外，超构透镜提供了传统透镜难以实现的功能，扩展了现有光学系统在实际应用中的能力。因此，研究人员开发了各种类型的超构透镜，包括宽频与无色差超构透镜等。
2、在这些进展中，多焦点超构透镜因其使单个入射光束能够在纵向或横向方向上聚焦到不同位置的能力而引起特别关注。这种独特的功能已广泛应用于虚拟现实显示、显微成像、粒子操纵、全息成像、光通信和光谱学等领域。
3、实现多焦点功能的一种常见方法是将各个单焦点超构透镜的部分组合到一个更大的超构透镜中，从而牺牲了空间采样分辨率和每个子超构透镜的有效孔径。如公开号为cn115542437a的《一种嵌入式结构可调短波段共焦纵向双焦点超透镜》。
4、此外，另一种类型的多焦点超构透镜通过基于pb相位或等离子体纳米棒保留了偏振依赖特性，实现了将x/y-偏振或左/右旋光聚焦到不同位置的能力，但这限制了可用的焦点数量。如c.williams,y.montelongo,t.d.wilkinson发表的《adv
5、因此，迫切需要开发一种创新的多焦点超构透镜，能够以较低的成本高效捕获目标信息，同时保持偏振无关特性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜，将光学稀疏孔径和介质纳米结构的优点集成到多焦点超构透镜中，在确保偏振无关的特性的同时，具有较高的聚焦效率和投射效率。
2、为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
3、一种基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜，包括：基底层和布置于所述基底层上的超构单元阵列；
4、所述超构透镜分为2n个扇形区域，位于同一对角线上的两个扇形形成一个单焦点的稀疏孔径超构透镜，n个不同焦点的所述稀疏孔径超构透镜组合成n焦点的超构透镜；
5、其中，所述超构单元阵列由不同高度的纳米孔组成，所述纳米孔在三维坐标系的x和y方向上周期排列，通过传播相位实现所述超构单元阵列对入射光的相位调控。
6、根据本专利技术一实施例，所述超构单元阵列由长度不同、高度不同的方形结构单元组成，通过构建相应的结构单元模型，分别扫描计算x和y偏振光入射下的透射率和相位值，确定各结构单元的结构参数；所述结构参数包括单元边长、挖孔长度及单元高度。
7、一种基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜的制作方法，包括：
8、构建适用于线偏振的超构单元库，用于组建超构单元阵列；
9、将超构透镜分为2n个扇形区域，位于同一对角线上的两个扇形形成一个单焦点的稀疏孔径超构透镜，构建n个不同焦点的超构透镜；每个稀疏孔径超构透镜包括基底层和置于基底层上的超构单元阵列；
10、计算稀疏孔径超构透镜的相位分布，根据相位分布，构建超构透镜；
11、采用数值仿真计算的方法优化上述步骤得到的超构透镜的聚焦性能，以确保超构透镜在预设的焦点处的聚焦效果最佳；
12、通过飞秒激光双光子聚合技术制备优化的超构透镜。
13、根据本专利技术一实施例，所述构建适用于线偏振的超构单元库进一步包括：
14、构建相应的结构单元模型并设定结构参数变化范围，分别扫描计算x和y偏振光入射下不同参数的结构单元的透射率和相位值，根据预设规则筛选结构单元，组建超构单元库；所述结构参数包括单元边长、挖孔长度及单元高度。
15、根据本专利技术一实施例，所述通过飞秒激光双光子聚合技术制备优化的超构透镜进一步包括：
16、将超构透镜的模型转换为二值图片，超构单元阵列转换为5×5个像素，将二值图像导入处理软件进行曝光；
17、使用连续高度场方法，以50nm的切割和切片距离，在200μm/s的速度下，使用galvo扫描模式实现压电z轴写入；
18、曝光完成后，实现40min的显影过程，消除任何未聚合的残留光刻胶；
19、去除显影剂，晾干，完成超构透镜的制备。
20、本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
21、本专利技术一实施例中的基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜，针对现有的多焦点超透镜将各个单焦点超透镜的部分组合到一个更大的超透镜中，导致空间采样分辨率低的问题，通过将超构透镜分为2n个扇形区域，位于同一对角线上的两个扇形形成一个单焦点的稀疏孔径超构透镜，n个不同焦点的所述稀疏孔径超构透镜组合成n焦点的超构透镜，能够以较低的成本高效捕获目标信息。并且，将超构单元阵列在三维坐标系的x、y方向排布为周期阵列，通过传播相位实现对入射光的相位调控，由于超构单元在x和y方向上均具有对称性，因此相位调控效果与入射光偏振态无关。即，多焦点超透镜的成像效果不受入射光偏振的影响，保证成像质量。
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1.一种基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜，其特征在于，包括：基底层和布置于所述基底层上的超构单元阵列；
2.如权利要求1所述的基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜，其特征在于，所述超构单元阵列由长度不同、高度不同的方形结构单元组成，通过构建相应的结构单元模型，分别扫描计算X和Y偏振光入射下的透射率和相位值，确定各结构单元的结构参数；所述结构参数包括单元边长、挖孔长度及单元高度。
3.一种如权利要求1或2所述的基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜的制作方法，其特征在于，包括：
4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述构建适用于线偏振的超构单元库进一步包括：
5.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述通过飞秒激光双光子聚合技术制备优化的超构透镜进一步包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜，其特征在于，包括：基底层和布置于所述基底层上的超构单元阵列；
2.如权利要求1所述的基于光学稀疏孔径的偏振无关的全介质多焦点超构透镜，其特征在于，所述超构单元阵列由长度不同、高度不同的方形结构单元组成，通过构建相应的结构单元模型，分别扫描计算x和y偏振光入射下的透射率和相位值，确定各结构单元的结构参数；所述结构...
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