設計了一種在軸向能夠?qū)崿F(xiàn)焦點延長的雙焦點超表面聚焦透鏡.改變二氧化鈦納米微元的長寬比和旋轉(zhuǎn)角度,對傳輸相位與幾何相位進行同時調(diào)制,實現(xiàn)對一組正交偏振態(tài)入射光的分別獨立控制.設計的超構(gòu)表面能將左旋和右旋圓偏振光聚焦在軸向鄰近位置實現(xiàn)焦點長度的軸向擴展.超表面在波長為650nm的線偏入射光照明下,可以在實現(xiàn)焦點長度2倍擴展的同時,較好地保持焦點的橫向?qū)挾?若入射光為橢圓偏振態(tài),還能夠?qū)崿F(xiàn)最終生成的焦點形狀優(yōu)化或兩個焦點的切換. 

【文章來源】：光子學報. 2020,49(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

微元結(jié)構(gòu)示意圖及結(jié)構(gòu)參數(shù)與相位延遲、轉(zhuǎn)化效率和透過率之間的關系

為保證超表面上有足夠的采樣點數(shù)，并匹配0.3以上的數(shù)值孔徑，將超表面器件設計為邊長16.8μm的正方形．設計兩偏振態(tài)的焦點分布在軸向15～25μm（對應的數(shù)值孔徑約為0.5～0.3）的范圍內(nèi)．最終得到以400nm的正方形網(wǎng)格為周期的二維超表面，每一行二氧化鈦微柱的數(shù)量為41個，高度為600nm，俯視圖如圖2(b）所示．使用FDTD仿真在650nm入射波長下的響應．超表面微元中心均位于z=0時的x-y平面內(nèi)，器件仿真在所有方向都應用PML邊界條件，光源設置為一組正交的沿z軸傳播的線偏平面波光源，兩個方向之間的相位差為π/2，使入射光為圓偏振光．

FDTD仿真得到焦距分別為17μm、23μm的偏振各向異性超表面透鏡在650nm入射波長下的響應，各個入射狀態(tài)下沿x-z平面的強度分布按每張圖中的最大強度值分別歸一化之后如圖3(a）所示，可以看到在左旋和右旋圓偏振光入射時，分別形成了位置不同的焦點．左旋光聚焦在較遠的焦點，數(shù)值孔徑約為0.3，右旋光聚焦在較近的焦點，數(shù)值孔徑約為0.5．而兩個偏振分量同時入射時（等價于線偏振入射光），因為兩出射光的正交偏振特性，實現(xiàn)了強度的非相干疊加．器件中心沿z軸的強度分布按線偏入射峰值強度歸一化后，光強分布如圖3(b）所示．2.2 圓偏振入射下的焦長拓展


本文編號：3131780