[发明专利]色散工程化介电超表面的宽带消色差平坦光学部件

权利要求书

1.一种基本平坦的光学部件系统，用于将具有至少一个波长和第一相位的传入电磁辐射透镜化为具有第二相位的传出电磁辐射，所述光学部件包括：

基板；以及

至少一个超表面，耦合到所述基板，所述至少一个超表面包括多个光学元单元以将至少所述第一相位改变为所述第二相位，其中所述多个光学元单元包括单一柱、环形柱和同心环的混合；

其中所述多个光学元单元中的每个光学元单元被定位成与至少不同的光学元单元的距离小于所述波长；

其中所述平坦的光学部件适于跨所述波长校正色差和单色像差两者。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述多个元单元中的每个元单元包括具有用于衍射地散射所述电磁辐射的形状的元单元。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述形状包括具有一个或多个变化的几何参数的原型形状。

4.如权利要求2所述的系统，其中所述多个元单元中的每个元单元被配置为向宽带消色差超表面透镜提供一定范围的光学相位偏移和相位色散。

5.如权利要求2所述的系统，其中所述多个元单元中的每个元单元被配置为向宽带消色差超表面透镜提供一定范围的散射振幅。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述多个元单元中的每个元单元包括介电材料。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述介电材料选自包括硅、氮化硅、氮化镓和二氧化钛的组。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个超表面包括两个或更多个超表面。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述两个或更多个超表面适于校正单色像差。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个超表面包括第一层和第二层。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述第一层包括第一几何形状和第一材料，并且所述第二层包括第二几何形状和/或第二材料。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个超表面的特征在于变化的厚度。

13.一种制造基本平坦的光学部件的方法，所述光学部件用于将具有至少一个波长和第一相位的传入电磁辐射透镜化为具有第二相位的传出电磁辐射，所述方法包括：

定位基板；以及

在包括多个光学元单元的所述基板上形成至少一个超表面，以将至少所述第一相位改变为所述第二相位，其中所述多个光学元单元包括单一柱、环形柱和同心环的混合；

其中所述多个光学元单元中的每个光学元单元被定位成与至少不同的光学元单元的距离小于所述波长；

其中所述平坦的光学部件适于跨所述波长校正色差和单色像差两者。

14.如权利要求13所述的方法，其中该形成包括形成基板层和在所述基板层上形成厚度在100nm与100,000nm之间的构图的膜层。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述构图选自包括使用电子束光刻、光学光刻、深紫外线光刻和压印光刻的组。

16.如权利要求13所述的方法，其中所述形成包括堆叠两个或更多个构图的膜层。

17.如权利要求13所述的方法，其中所述元单元选自包括硅、氮化硅、氮化镓或二氧化钛的组。

18.如权利要求13所述的方法，其中该形成还包括将所述元单元部分地嵌入在所述基板中。