[发明专利]一种基于光刻胶材料的超构表面

说明书

本发明公开了一种基于光刻胶材料的超构表面，其特征在于，所述超构表面采用光刻胶材料构建，所述超构表面的基本结构为微纳阵列结构，所述微纳阵列结构由基本单元组成，所述超构表面由所述基本结构进行周期性延伸形成。与传统的由TiO₂、Si或GaN等高折射率介电质材料组成的超构表面不同，本发明提供了一种由光刻胶材料组成的超构表面，经实验证明，在改变超构表面材料的前提下，也可以加工出亚微米级别高深宽比的结构阵列，且能达到由Si等传统材料构成超构表面所要实现的效果，拓宽了材料的选择性。

技术领域

本发明涉及超构表面材料领域，尤其涉及一种基于光刻胶材料的超构表面。

背景技术

超构表面可以改变入射光在两种介质界面处的反射与折射现象，是一种人工设计的亚波长尺寸光学元件，可以通过在设计中调整超构表面单元结构的布局来生成超薄平面光学器件。但几种常用的组成超构表面的材料都是由TiO2、Si或GaN等高折射率介电质材料组成，这几种材料在加工时都面临着工艺复杂、价格昂贵、操控要求高等缺点。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种由非高折射率材料光刻胶组成的超构表面，经实验证明，在改变超构表面材料的前提下，也可以加工出亚微米级别高深宽比的结构阵列，且能达到由Si等传统材料构成超构表面所要实现的效果，拓宽了材料的选择性。在使用光刻胶加工时，具备操作简单、成本低、速度快和无需掩模直接成形的优点。因此，基于光刻胶材料的亚微米级的超构表面结构能为未来超构表面的应用拓展出更广阔的发展空间。

发明内容

有鉴于现有材料的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何设计产品结构使光刻胶材料超构表面能达到由Si等传统材料构成超构表面所要实现的效果。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于光刻胶材料的超构表面，其特征在于，所述超构表面采用光刻胶材料构建，所述超构表面的基本结构为微纳阵列结构，所述微纳阵列结构由基本单元组成，所述超构表面由所述基本结构进行周期性延伸形成。

进一步地，所述微纳阵列结构的长宽横向尺寸小于1微米。

进一步地，所述微纳阵列结构的深宽比大于10，以起到对波面的调控作用。

进一步地，所述微纳阵列结构通过调整所述基本单元的旋向，实现对相位的调制。

进一步地，所述微纳阵列结构为所述基本单元的阵列，所述基本单元的旋向不同，相邻的所述基本单元的单元距离为亚波长尺寸，所述基本单元通过改变旋转角度来调控相位，加载相位的不同旋向的所述基本单元满足奈奎斯特采样定理。

进一步地，所述基本单元的旋转角度满足公式：

其中，(x,y)为所述微纳阵列结构中心所对应的空间位置，f为焦距，λ为波长。

进一步地，所述基本单元为长方体状纳米柱或椭圆体状纳米柱中的一种。

进一步地，所述微纳阵列结构通过调整所述基本单元的不同尺寸控制电磁波在所述超构表面中传输时的光程差来进行相位调控。

进一步地，所述基本单元为长方体状纳米柱、椭圆体状纳米柱、正方体状纳米柱或圆柱体状纳米柱中的一种。

进一步地，所述光刻胶材料具有双光子吸收效应。

本发明提出的一种基于光刻胶材料的超构表面，具有以下有益效果：

1、超构表面通常是由TiO₂、Si或GaN等高折射率介电质材料加工而成，材料选择受限，且这几种材料都面临着工艺复杂、价格昂贵、操控要求高等缺点。基于光刻胶材料的超构表面结构，为超构表面材料的选择提供了更多的可能性。

2、选择光刻胶加工超构表面时，操作简单、成本低、速度快、无需掩模直接成形的优点。