[发明专利]一种波长偏振态复用红外超透镜及其构造方法

权利要求书

1.一种波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，包括：基底层以及设置于所述基底层上的若干纳米单元，各个所述纳米单元在正交偏振态方向上的尺寸不同，不同尺寸的各个所述纳米单元对应的目标出射光相位满足预设的相位分布，以实现所述红外超透镜对不同波长和不同偏振态的红外入射光的衍射共聚焦。

2.根据权利要求1所述的波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，各个所述纳米单元在正交偏振态方向上的尺寸由预先确定的相位分布关系图和预先构建的评价函数确定，所述相位分布关系图为各个所述纳米单元在正交偏振态方向上的尺寸和各个所述纳米单元对应的实际出射光相位的映射关系图，所述评价函数为各个所述纳米单元对应的目标出射光相位和各个所述纳米单元对应的实际出射光相位的对应关系式。

3.根据权利要求1所述的波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，所述基底层包括若干基底单元，若干所述基底单元与若干所述纳米单元一一对应，各个所述纳米单元设置于各个所述纳米单元对应的基底单元的中心位置。

4.根据权利要求1所述的波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，所述基底层的材料为硅、玻璃、二氟化镁和二氟化钡中的任意一种，若干所述纳米单元的材料为硅、锗或二氧化钛中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，各个所述基底单元的横截面形状为正方形、长方形或六角形，各个所述基底单元的横截面的各边长度为0.5～1000μm；各个所述纳米单元的横截面形状为矩形、椭圆形或圆形，所述矩形的长和宽为0.1～700μm，所述椭圆形的长轴和短轴长度为0.1～700μm，所述圆形的直径为0.1～700μm。

6.根据权利要求1所述的波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，各个所述纳米单元的横截面尺寸与其对应的基底单元的横截面尺寸的比值为0.2～0.7；各个所述纳米单元在其对应的基底单元上的旋转角为0～360度。

7.根据权利要求1所述的波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，所述相位分布公式为：

其中，x和y为纳米单元在基底层平面的位置坐标，f为焦距，m＝1或2，λ₁为待衍射聚焦的第一偏振态的红外光对应的第一目标波长，λ₂为待衍射聚焦的第二偏振态的红外光对应的第二目标波长，为在第一偏振态和第一目标波长的红外光照射下，各个所述纳米单元对应的第一目标出射光相位，为在第二偏振态和第二目标波长的红外光照射下，各个所述纳米单元对应的第二目标出射光相位。

8.根据权利要求2所述的波长偏振态复用红外超透镜，其特征在于，所述评价函数为：

其中，Δ(x,y)为评价值，为在第一偏振态和第一目标波长的红外光照射下，D(x,y)尺寸的纳米单元对应的第一实际出射光相位，为在第二偏振态和第二目标波长的红外光照射下，D(x,y)尺寸的纳米单元对应的第二实际出射光相位。

9.一种波长偏振态复用红外超透镜的构造方法，其特征在于，包括：

获取各个纳米单元在基底层平面的位置坐标，根据各个所述纳米单元在基底层平面的位置坐标确定各个所述纳米单元对应的目标出射光相位；其中，各个所述纳米单元对应的目标出射光相位满足预设的相位分布；

根据各个所述纳米单元对应的目标出射光相位、预先确定的相位分布关系图以及预先构建的评价函数，确定各个所述纳米单元在正交偏振态方向上的尺寸；其中，所述相位分布关系图为各个所述纳米单元在正交偏振态方向上的尺寸和各个所述纳米单元对应的实际出射光相位的映射关系图，所述评价函数为各个所述纳米单元对应的目标出射光相位和各个所述纳米单元对应的实际出射光相位的对应关系式；

根据各个所述纳米单元在所述基底层平面的位置坐标以及各个所述纳米单元在正交偏振态方向上的尺寸，构造波长偏振态复用红外超透镜。

10.根据权利要求9所述的波长偏振态复用红外超透镜的构造方法，其特征在于，所述基底层包括若干基底单元，所述相位分布关系图的确定方法包括：

在基底层材料、基底单元形状、基底单元尺寸、纳米单元位置坐标、纳米单元材料、纳米单元形状以及纳米单元旋转角度固定的情况下，通过第一偏振态和第一目标波长的红外光以及第二偏振态和第二目标波长的红外光照射在正交偏振态方向上具有不同尺寸的若干纳米单元的超透镜，获取在正交偏振态方向上具有不同尺寸的各个纳米单元对应的实际出射光相位；

根据在正交偏振态方向上具有不同尺寸的各个纳米单元对应的实际出射光相位，确定相位分布关系图。