基于偏振响应的双焦点超表面透镜设计

发布时间：2021-04-11 18:54

　　设计了一种在轴向能够实现焦点延长的双焦点超表面聚焦透镜.改变二氧化钛纳米微元的长宽比和旋转角度,对传输相位与几何相位进行同时调制,实现对一组正交偏振态入射光的分别独立控制.设计的超构表面能将左旋和右旋圆偏振光聚焦在轴向邻近位置实现焦点长度的轴向扩展.超表面在波长为650nm的线偏入射光照明下,可以在实现焦点长度2倍扩展的同时,较好地保持焦点的横向宽度.若入射光为椭圆偏振态,还能够实现最终生成的焦点形状优化或两个焦点的切换. 

【文章来源】：光子学报. 2020,49(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

微元结构示意图及结构参数与相位延迟、转化效率和透过率之间的关系

为保证超表面上有足够的采样点数，并匹配0.3以上的数值孔径，将超表面器件设计为边长16.8μm的正方形．设计两偏振态的焦点分布在轴向15～25μm（对应的数值孔径约为0.5～0.3）的范围内．最终得到以400nm的正方形网格为周期的二维超表面，每一行二氧化钛微柱的数量为41个，高度为600nm，俯视图如图2(b）所示．使用FDTD仿真在650nm入射波长下的响应．超表面微元中心均位于z=0时的x-y平面内，器件仿真在所有方向都应用PML边界条件，光源设置为一组正交的沿z轴传播的线偏平面波光源，两个方向之间的相位差为π/2，使入射光为圆偏振光．

FDTD仿真得到焦距分别为17μm、23μm的偏振各向异性超表面透镜在650nm入射波长下的响应，各个入射状态下沿x-z平面的强度分布按每张图中的最大强度值分别归一化之后如图3(a）所示，可以看到在左旋和右旋圆偏振光入射时，分别形成了位置不同的焦点．左旋光聚焦在较远的焦点，数值孔径约为0.3，右旋光聚焦在较近的焦点，数值孔径约为0.5．而两个偏振分量同时入射时（等价于线偏振入射光），因为两出射光的正交偏振特性，实现了强度的非相干叠加．器件中心沿z轴的强度分布按线偏入射峰值强度归一化后，光强分布如图3(b）所示．2.2 圆偏振入射下的焦长拓展


本文编号：3131780