[发明专利]一种超表面透镜

说明书

本发明公开了一种超表面透镜，包括：柔性基底和光天线阵列；所述光天线阵列设置于所述柔性基底上；所述光天线阵列由多个按照透镜相位分布的光天线单元组成，各所述光天线单元散射的电磁波的振幅相同、相位变化范围在0到2π之间。本发明公开的超表面透镜，厚度薄、可弯曲折叠，经过设计可适用于太赫兹波段、红外和微波等电磁波段。

技术领域

本发明属于光学器件技术领域，尤其涉及一种超表面透镜。

背景技术

超表面是一种人工平面电磁结构，由一系列亚波长光天线单元组成。基于电磁共振原理，通过改变光天线单元的结构尺寸，可实现对电磁波相位的调节。将光天线单元按照透镜的相位分布进行排列，可组成超薄的超表面透镜。现有的超表面透镜的基底都是采用硅、石英、蓝宝石等硬质基底，厚度均在500μm 以上才能保证对超表面透镜足够的支撑，通常采用紫外光刻、蒸镀等工艺加工实现。仍然面临加工工序复杂、加工成本高、无法自由弯曲等问题。

随着人工智能时代的到来，人们对智能化的可穿戴设备以及小型化高集成度的设备提出了更大的需求，因此，可弯曲、超薄的透镜能够将被广泛地应用于实际生活之中，为集成化光学系统进一步发展提供技术保障。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有的硅基超表面透镜存在基底厚度大、器件无法弯曲的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种超表面透镜，其中，所述超表面透镜包括：柔性基底和光天线阵列；

所述光天线阵列设置于所述柔性基底上；

所述光天线阵列由多个按照透镜相位分布的光天线单元组成，各所述光天线单元散射的电磁波的振幅相同、相位变化范围在0到2π之间。

优选的，所述光天线阵列通过喷墨打印工艺制备在所述柔性基底上。

优选的，所述柔性基底的材质包括：聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、芳酰胺纤维纸、聚氯乙烯、菲林胶片、聚二甲基硅氧烷以及聚对苯二甲酸乙二醇脂中的至少一种。

优选的，所述光天线单元的结构为以下任意之一：条形、C形、V形、H 形以及十字形；

所述各所述光天线单元尺寸相同、方位角不同；

所述光天线阵列中的各所述光天线单元尺寸相同、方位角不同。

优选的，所述光天线单元材料为导电率大于1×10⁵S/m的金属浆料。

优选的，所述光天线单元的结构为：圆柱形或矩形砖块。

优选的，所述光天线单元材料为介质浆料。

优选的，当所述光天线单元为金属浆料的条形光天线单元时，所述光天线单元的入射波为左旋或右旋圆偏振波，出射的圆偏振波的电矢量的旋转方向与入射的圆偏振波的电矢量的旋转方向相反；

优选的，当所述光天线单元的结构为C形、V形、H形或十字形中任意之一、且所述光天线单元的材质为金属浆料时，所述光天线单元的入射波为线偏振波，出射的线偏振波的偏振方向与入射波的偏振方向垂直。

优选的，当所述光天线单元为介质浆料的圆柱形、矩形砖块结构的光天线单元时，所述光天线单元的出射波的偏振态与入射波的偏振态一致。

本发明具有以下优点：

本发明实施例公开了一种超表面透镜，该超表面透镜包括柔性基底和光天线阵列；光天线阵列设置于柔性基底上；光天线阵列由多个按照透镜相位分布的光天线单元组成，各光天线单元散射的电磁波的振幅相同、相位变化范围在 0到2π之间。本发明实施例中通过在柔性基底上设置光天线阵列制备出超表面透镜，一方面，由于柔性基底相较于硅、石英、蓝宝石等硬质基底厚度小，因此能够减小硅基超表面透镜的整体厚度；又一方面，由于所采用的基底为柔性基底，因此所制备出的超表面透镜可弯曲、折叠。