[发明专利]一种产生艾里光束的几何相位型超透镜

权利要求书

1.一种产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述超透镜包括作为透镜基底的玻璃(L1)，设置于该玻璃上表面的用于调制入射光束的微纳二氧化钛立方体结构层(M1)，该结构层包括阵列式排布的若干个单层二氧化钛立方体结构单元；

根据有限能量艾里光束的初始电场分布公式排布结构单元，产生一维艾里光束；根据三次位相公式排布结构单元，产生二维艾里光束；根据四个二维艾里光束组合排布结构单元，产生阵列式艾里光束；

产生一维艾里光束时，超透镜的相位分布需满足有限能量艾里光束相位公式：

其中，φ(ξ＝0,x)＝Ai(bx)exp(ax)，Ai(*)表示艾里函数，a是一个正参数用于获得截断的艾里光束，并且a＜＜1，x表示横坐标，b用于控制横向的范围，ξ是归一化的传播距离；

产生二维艾里光束时，超透镜的相位分布需满足三次位相公式：

其中，a为常量，取a＝3；

以所述玻璃(L1)的下表面为x-y平面，垂直于该平面的轴向作为z轴，所述单层二氧化钛立方体结构单元沿z轴的旋转角度θ可调，用于满足一维艾里光束、二维艾里光束以及阵列式艾里光束的相位分布，实现将入射光调控为一维艾里光束、二维艾里光束以及阵列式艾里光束；为控制特定偏转角度α的艾里光束的传播方向，超透镜需要对入射光进行额外的相位补偿调制，可调制传播角度的一维艾里光束相位分布满足：

其中，为补偿相位，是参考相，λ₀是入射波长。

2.根据权利要求1所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述超透镜调制入射光的条件为：入射光为圆偏振光，入射光波长为532nm。

3.根据权利要求2所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述微纳二氧化钛立方体结构层(M1)在532nm波长的圆偏振光入射情况下，实现半波片功能，用于改变入射光的几何相位。

4.根据权利要求3所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述旋转角度θ与相位满足如下关系：

5.根据权利要求4所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述超透镜基底上、下表面的边缘均涂覆有抗反射层。

6.根据权利要求5所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述超透镜上表面覆盖SU-8聚合物，用于填充微纳二氧化钛立方体结构层(M1)的间隙。

7.根据权利要求6所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述SU-8聚合物的厚度为1.2μm。

8.根据权利要求7所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述微纳二氧化钛立方体结构层(M1)的长宽高分别为250nm、90nm、600nm，所有单层二氧化钛立方体结构单元以中心距离325nm等间距排布。

9.根据权利要求8所述的产生艾里光束的几何相位型超透镜，其特征在于，所述作为透镜基底的玻璃(L1)为1μm厚的熔融玻璃基板。