[发明专利]一种焦距可控一维光子晶体平凹镜的设计方法

摘要

本发明公开了一种焦距可控的一维光子晶体平凹镜的设计方法，所述一维光子晶体平凹镜由两种材料A和B交替排列的一维光子晶体构成，以光子晶体的结构参数为单元、厚度固定而内径由下而上递增的圆环层叠构成，其出射面是相邻圆环层上沿连接成的凹面。本发明采用焦距可控平凹镜的设计方法，可以实现一定范围内任意焦距平凹镜结构参数设计的自动化，实现了入射光线和出射光线位于平凹镜入射面两端的目的；该种平凹镜对于入射光的偏振态没有特殊要求，突破了等离激元透镜的偏振依赖性，可以同时实现TE和TM偏振态的光聚焦，对于线偏振光情况也同样适用；并且设计方法简单、易于制造，可以缩短设计周期。

主权项

一种焦距可控的一维光子晶体平凹镜的设计方法，其特征在于：所述一维光子晶体平凹镜由两种材料A和B交替排列的一维光子晶体构成，以光子晶体的结构参数为单元、厚度固定而内径由下而上递增的圆环层叠构成，其出射面是相邻圆环层上沿连接成的凹面，其设计方法包括以下步骤：(1)确定平凹镜的光波频带，选择两种材料A和B，通过调整结构参数使一维光子晶体的负折射能带落在所要求的光波段；(2)以入射光垂直入射进平凹镜为入射方向条件，根据确定的光波频带和结构参数获得一维光子晶体的等效负折射率；(3)根据确定的结构参数和等效负折射率确定平凹镜的结构参数；步骤(3)中所述平凹镜的结构参数由下式确定：tan(αi)=dxk-xk-1tan(αi+|αr|)=xk+xk-12f-2k-12dn=sin(αr)sin(αi)d=a+b]]>式中：αi和αr为入射光经过了k个周期的光子晶体到达这个出射面时的入射角度αi和出射角度αr；k为不小于零的整数；xk和xk‑1为第k层和k‑1层裸露光子晶体的尖端的坐标；f为焦距；n为等效的负折射率；d为纵向结构周期，a为材料A的厚度，b为材料B的厚度。