[发明专利]一种纳米缝隙金属聚焦透镜的制备方法

权利要求书

1.一种纳米缝隙金属聚焦透镜的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤（1）、选择入射光的工作波长λ，根据其波长选择可以透光的基底材料；

步骤（2）、在基底表面蒸镀厚度为d的金属膜，入射光垂直于金属膜上表面入射；

步骤（3）、取垂直穿过金属膜的中心为中轴，假设中轴与金属膜上表面相交位置为坐标原点，在金属膜上表面取过原点的某方向为x轴方向，确定x轴正方向，利用纳米加工技术在金属膜上加工宽度w的多组狭缝或者多组同心环形缝；

步骤（4）、对于预定焦点位置f的光聚焦，利用聚焦离子束在狭缝或者环形缝内引导沉积满足等光程要求的不同介质厚度，加工出一种纳米缝隙金属聚焦透镜。

2.根据权利要求1所述的一种纳米缝隙金属聚焦透镜的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的不同介质厚度数据可以通过下述步骤得到：

步骤①、通过公式（1）、（2）、（3）和（4）计算，得到光波金属膜上狭缝或者环形缝的沉积介质和空气区域中的位相延迟Δφ_die和Δφ_air：

tanh(βdie2-k02ϵdw/2)=-ϵdβdie2-k02ϵmϵmβdie2-k02ϵd---(1)]]>

tanh(βair2-k02ϵ0w/2)=-ϵ0βair2-k02ϵ0ϵmβair2-k02ϵ0---(2)]]>

Δφ_die＝β_dieh                 （3）

Δφ_air＝β_air(d-h)             （4）

其中，k₀是光在自由空间中的波矢，ε₀、ε_d和ε_m分别是空气、沉积介质和金属的介电常数，w为狭缝或者环形缝的宽度，h为聚焦离子束在狭缝或者环形缝内引导沉积的介质厚度，β_die和β_air表示光波在狭缝或者环形缝沉积介质和空气区域的传播常数；

步骤②、对于金属膜上第一个狭缝或者环形缝分布位置x₁，聚焦离子束引导沉积材料厚度h，位相延迟由公式（5）得出：

Δφ(x1)=Δφair+Δφdie+2πλ·(f2+x12)---(5)]]>

其中，f是预定焦点位置，Δφ_die和Δφ_air表示光波在狭缝或者环形缝的位相延迟；以此类推，对于第i（i＞2）个狭缝或者环形缝的分布位置x_i，光波的位相延迟可由（5）式计算；

步骤③、依据等光程原理，对于预定焦点位置f的光聚焦，光波金属膜上各个狭缝或者环形缝的位相延迟满足2nπ+φ₀；结合公式（3）、（4）和（5），得到金属膜上狭缝或环形缝分布位置x₁沉积的介质厚度：

h1=(2nπ+φ0-2πf2+x12-βaird)/(βdie-βair)---(6)]]>

其中φ₀由预定焦点位置决定0~2π范围确定的位相延迟；以此类推，对于第i（i＞2）个狭缝或者环形缝沉积的介质厚度h_i，沉积的介质厚度可由（6）式计算。