[发明专利]基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜

权利要求书

1.一种基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，包括：

超表面耦合器，用于将空间入射光波转化为表面等离激元，并诱导所述表面等离激元向所述表面等离激元近场聚焦透镜的焦点传播，形成聚焦光斑，其中，所述超表面耦合器包括：多个不同分布、不同朝向的耦合单元，其中，每个耦合单元由多个超胞的一维线性周期阵列构成，且每个超胞由多个不同尺寸的介质颗粒构成；

金属薄膜，用于作为所述表面等离激元的传播载体，且在沿着所述表面等离激元的传播方向上，所述金属薄膜的截面按照预设约束条件逐渐减小，以对所述表面等离激元施加横向约束；以及

介质基片，所述介质基片用于承载所述超表面耦合器和所述金属薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述超胞中不同尺寸的介质颗粒对入射光波的透射相位不同，并且不同位置处的介质颗粒的透射相位呈线性变化。

3.根据权利要求1所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，单个超胞中透射相位的变化总量为360度的整数倍。

4.根据权利要求2所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述多个不同尺寸的介质颗粒沿一维方向排布，构成超胞，使超胞中相邻的两个介质颗粒的透射相位之差相等，以及所述相位之差等于所述超胞中首尾两个介质颗粒的透射相位之差。

5.根据权利要求4所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述多个超胞按一维线性周期阵列构成所述耦合单元，使得所述耦合单元中不同位置处的介质颗粒的透射相位随位置呈线性变化。

6.根据权利要求1所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述金属薄膜为尖端相交的双锥形结构，且所述双锥形结构的尖端相交位置为所述表面等离激元近场聚焦透镜的焦点。

7.根据权利要求1所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述金属薄膜的厚度小于或等于120纳米。

8.根据权利要求1所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述介质基片对所述入射光波为透明设置。

9.根据权利要求1所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述多个不同尺寸的介质颗粒在所述入射光波的照射下发生Mie散射，并对透射的光波进行调制，获得不同的透射相位，生成具有梯度分布的透射相位。

10.根据权利要求1-9任一项所述的基于全介质超表面的表面等离激元近场聚焦透镜，其特征在于，所述超表面耦合器与所述金属薄膜嵌入或附着设置于所述介质基片上。