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一種360°全視場角衍射光學(xué)元件及其設(shè)計方法與流程

文檔序號:11152614閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種360°全視場角衍射光學(xué)元件,其特征在于:包括由電介質(zhì)材料制成的基底層和若干納米磚,其中,各納米磚的大小相同,且其長、寬均為亞波長尺度;納米磚以不同轉(zhuǎn)角設(shè)于基底層上,形成單元結(jié)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種360°全視場角衍射光學(xué)元件,其特征在于:所述基底層和納米磚的電介質(zhì)材料不同。

3.如權(quán)利要求1所述的一種360°全視場角衍射光學(xué)元件,其特征在于:所述各納米磚均為長方體,且其長、寬、高均為亞波長尺度。

4.一種360°全視場角衍射光學(xué)元件的設(shè)計方法,其特征在于包括如下步驟:

步驟1,確定響應(yīng)主波長λ,進而確定在此波長范圍透明的納米磚電介質(zhì)材料;

步驟2,采用電磁仿真軟件,以左旋或右旋圓偏光垂直照射納米磚,確定透射和反射的交叉偏振轉(zhuǎn)化效率高且相等、同向偏振轉(zhuǎn)化效率最低時的單元結(jié)構(gòu)的邊長C、納米磚的寬度W、高度H和長度L;

步驟3,確定衍射光學(xué)元件生成的圖案的像素數(shù)m和n,其中,m、n分別為長、寬方向上對λ產(chǎn)生圖案的像素數(shù);根據(jù)公式dx=mλ/θx和dy=nλ/θy計算主波長為λ時納米磚的排列周期尺寸,其中,θx、θy為長、寬方向上衍射光學(xué)元件的投影角度;

步驟4,依據(jù)公式M=dx/C,N=dy/C得到單周期內(nèi)單元結(jié)構(gòu)長、寬方向?qū)Ζ隧憫?yīng)的單元數(shù)M和N;

步驟5,采用傅里葉迭代算法,得到對λ響應(yīng)的單元結(jié)構(gòu)相位分布Φ,從而得到這些單元結(jié)構(gòu)內(nèi)納米磚的朝向角;

步驟6,沿單元結(jié)構(gòu)長度和寬度方向上將納米磚依次排列,得到所需的衍射光學(xué)元件。

5.如權(quán)利要求4所述的一種360°全視場角衍射光學(xué)元件的設(shè)計方法,其特征在于:所述步驟1中,確定響應(yīng)主波長λ=830nm,基底層的電介質(zhì)材料選用熔融石英玻璃,納米磚的電介質(zhì)材料選用非晶硅。

6.如權(quán)利要求4所述的一種360°全視場角衍射光學(xué)元件的設(shè)計方法,其特征在于:所述步驟2中,采用的電磁仿真軟件為Comsol。

7.如權(quán)利要求4所述的一種360°全視場角衍射光學(xué)元件的設(shè)計方法,其特征在于:所述步驟3中,衍射光學(xué)元件生成的圖案旋轉(zhuǎn)對稱,即圖案中坐標(biāo)分別為(x,y)和(-x,-y)的光點的強度相同。

8.如權(quán)利要求4所述的一種360°全視場角衍射光學(xué)元件的設(shè)計方法,其特征在于:所述步驟5中,單元結(jié)構(gòu)內(nèi)納米磚的朝向角φ(i,j)與該單元結(jié)構(gòu)相位分布Φ的關(guān)系為:φ=Φ/2,其中,i,j表示衍射光學(xué)元件x和y方向上第(i,j)個納米磚。

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