一种双波长消色差偏振无关超构透镜设计方法及超构透镜与流程

技术特征：
1.一种双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，包括：步骤s1、将第一各向异性纳米柱和第二各向异性纳米柱分别绕各自中心旋转后形成超构原子，所述第一各向异性纳米柱和所述第二各向异性纳米柱的长度不同，所述超构原子包括十字型超构原子和一字型超构原子；步骤s2、确定所述超构原子中第一各向异性纳米柱的第一相位信息和第二各向异性纳米柱的第二相位信息，基于双波长消色差偏振无关构透镜的目标工作波长、目标焦距确定双波长消色差偏振无关构透镜每一点的相位信息；步骤s3、将若干所述超构原子阵列设于衬底上，形成初始的双波长消色差偏振无关构透镜；基于所述双波长消色差偏振无关构透镜的相位信息确定目标半径、目标焦距下的双波长消色差偏振无关构透镜中，十字型超构原子和一字型超构原子的个数；步骤s4、基于双波长消色差偏振无关构透镜的目标焦距和实际焦距确定超双波长消色差偏振无关构透镜每一点的相位信息的相位补偿。2.根据权利要求1所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，所述第一各向异性纳米柱携带目标工作波长λ1＝10.6μm的第一相位信息所述第二各向异性纳米柱携带目标工作波长λ2＝12μm的第二相位信息其中：上式中，f为超双波长消色差偏振无关构透镜的相位信息的目标焦距，(x,y)空间中任一点；所述第一各向异性纳米柱的长l1＝2.4μm，宽w1＝0.9μm；所述第二各向异性纳米柱的长l2＝3.1μm，宽w1＝0.9μm；所述第一各向异性纳米柱和所述第二各向异性纳米柱叠加后形成的x型超构原子的高度为6.8μm；x型超构原子的周期p＝6μm。3.根据权利要求2所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，所述步骤s2中，在右旋圆偏振光rcp入射情况下，目标工作波长为λ，目标焦距为f的超双波长消色差偏振无关构透镜，其空间每一点(x,y)的相位分布函数为：在左旋圆偏振光rcp入射情况下，超双波长消色差偏振无关构透镜的相位分布函数为：基于偏振光由一组正交圆偏振光组成原理，基于pb相位的超双波长消色差偏振无关超构透镜的相位分布函数变形为：在平行光入射情况下，超双波长消色差偏振无关超构透镜上每个位置的透射电场强度
为：其中，j为虚数符号，b为透射光的振幅。4.根据权利要求3所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，所述步骤s1中，x型超构原子的琼斯矩阵为：上式中，t
l
和t
s
分别为第一各向异性纳米柱的长轴和短轴的透射系数；t
l’和t
s’分别为第二各向异性纳米柱的长轴和短轴的透射系数；θ1为第一各向异性纳米柱绕中心旋转的角度，θ2为第二各向异性纳米柱绕中心旋转的角度；将x型超构原子的琼斯矩阵简化为：将x型超构原子的琼斯矩阵简化为：在rcp入射情况下，x型超构原子的透射电场为：上式中，表示rcp，表示lcp。5.根据权利要求4所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，所述步骤s3还包括：确定由x型超构原子组成的双波长消色差偏振无关构透镜中每一点的透射电场强度：b(λ1)和b(λ2)分别为在波长λ下第一各向异性纳米柱和第二各向异性纳米柱的透射光振幅。6.根据权利要求3所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，所述步骤s4中，对第一各向异性纳米柱的相位分布后增加一个相位补偿c：
所述相位补偿取值c＝180
°
。7.根据权利要求3所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，所述第一各向异性纳米柱和第二各向异性纳米柱的旋转角度为90
°
的整数倍，以形成十字型超构原子和一字型超构原子，所述双波长消色差偏振无关构透镜包括205个一字型超构原子和100个十字型超构原子，通过pb相位公式将其排布在衬底上。8.根据权利要求1所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法，其特征在于，所述第一各向异性纳米柱和所述第二各向异性纳米柱采用ge材料，所述第一各向异性纳米柱和所述第二各向异性纳米柱设于baf2衬底上。9.一种双波长消色差偏振无关构透镜，其特征在于，包括如权利要求1至7任意所述的双波长消色差偏振无关构透镜设计方法制成的超构透镜。

技术总结
本发明实施例提供一种基于PB相位的远红外双波长消色差偏振无关超构透镜，采用分振幅的方式，使每个超构原子同时对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光进行聚焦。基于PB相位的调控机理，一个长度较短的矩形纳米柱调控10.6μm波长的光聚焦，一个长度较长的矩形纳米柱调控12μm波长的光聚焦，从而实现消色差功能，最终形成了“X”型超构原子；以解决现有技术中由于制作工艺的限制，基于传输型相位的调控会受超构原子的纵横比大小限制，使得补偿相位大小有限，难以同时实现超构透镜的大透镜尺寸和宽带消色差的问题。消色差的问题。消色差的问题。


技术研发人员：吴立军 朱彦霖 冯前斌 陈浩瀚 陈俊逸 李强 吴晓松
受保护的技术使用者：广州科易光电技术有限公司
技术研发日：2021.10.14
技术公布日：2022/2/28