[发明专利]基于三维立体微结构的反射式超透镜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于三维立体微结构的反射式超透镜，其特征在于，包括支撑装置以及形成于支撑装置表面的连续金属薄膜；所述支撑装置包括具有平整表面的基底以及布置在基底表面由多个周期排布的长条形立体砖结构组成的立体砖阵列，所述立体砖结构的高度自中间向两边逐渐增加，整体呈对称分布；所述立体砖结构的宽度相同；

在可见至近红外波段范围内，不同工作频率的入射光垂直入射至所述反射式超透镜时，产生的反射光汇聚至同一空间位置；所述入射光的偏振方向与立体砖结构的长度方向一致；所述反射光的相位随入射光的频率线性变化，且线性变化的斜率的绝对值随入射光对应区域的立体砖结构的高度增加而减小。

2.如权利要求1所述的反射式超透镜，其特征在于，所述金属薄膜的材料为金或者银；所述金属薄膜的厚度t为40±5纳米。

3.如权利要求1所述的反射式超透镜，其特征在于，所述立体砖结构的厚度w小于1/2工作波长；所述周期p小于工作波长；所述立体砖结构的高度h分布在0.1~1.8微米。

4.如权利要求3所述的反射式超透镜，其特征在于，所述立体砖结构的厚度w为 0.35±0.05微米；所述周期p为0.7±0.05微米。

5.一种方法，用于制备权利要求1至4任意一项所述的反射式超透镜，其特征在于，包括以下步骤：

提供一种衬底作为支撑装置的基底；根据偏振方向沿立体砖结构长度方向偏振光的聚焦焦距确定所述立体砖阵列中各立体砖结构的高度；在所述基底上制备立体砖阵列，形成所述支撑装置；

利用镀膜技术在所述支撑装置表面形成一层连续的金属薄膜，至此完成所述反射式超透镜的制备；

其中，根据偏振方向沿立体砖结构长度方向偏振光的聚焦焦距确定所述立体砖阵列中各立体砖结构的高度，通过以下方式计算获得：

根据所述聚焦焦距，利用相位补偿公式计算出不同空间位置处所需要满足的反射相位的要求；

利用计算机模拟出不同高度的立体砖结构的反射相位；

根据不同空间位置处所需要满足的反射相位的要求以及不同高度的立体砖结构的反射相位，确定不同空间位置处排列的立体砖结构的高度。

6.一种基于三维立体微结构的反射式超透镜，其特征在于，包括支撑装置以及形成于支撑装置表面的连续金属薄膜；所述支撑装置包括具有平整表面的基底以及垂直正交布置在基底表面的第一和第二两套立体砖阵列；所述立体砖阵列由多个周期排布的长条形立体砖结构组成，所述立体砖结构的高度自中间向两边逐渐增加，整体呈对称分布，所述立体砖结构的宽度相同；所述第一立体砖阵列和第二立体砖阵列的高度分布不完全一致，第一立体砖阵列和第二立体砖阵列重合之处的高度取较高立体砖结构的高度；

在可见至近红外波段范围内，不同工作频率的第一入射光和不同工作频率的第二入射光垂直入射至所述反射式超透镜时，第一入射光产生的第一反射光和第二入射光产生的第二反射光分别汇聚至两个不同的空间位置；所述第一入射光的偏振方向与第一立体砖阵列中立体砖结构的长度方向一致，所述第二入射光的偏振方向与第二立体砖阵列中立体砖结构的长度方向一致；所述第一反射光的相位随第一入射光的频率线性变化，且线性变化的斜率的绝对值随第一入射光对应区域的立体砖结构的高度增加而减小；所述第二反射光的相位随第二入射光的频率线性变化，且线性变化的斜率的绝对值随第二入射光对应区域的立体砖结构的高度增加而减小。

7.如权利要求6所述的反射式超透镜，其特征在于，所述第一反射光和第二反射光的反射率均不小于90%。

8.如权利要求6所述的反射式超透镜，其特征在于，所述金属薄膜的材料为金或者银。

9.如权利要求6所述的反射式超透镜，其特征在于，所述金属薄膜的厚度t为40±5纳米。

10.如权利要求6所述的反射式超透镜，其特征在于，所述立体砖结构的厚度w小于1/2工作波长，所述周期p小于工作波长。