基于局域相位延迟实现光聚焦的携带光学涡旋的超透镜逆向设计方法
光学
2017-11-29 v2
摘要
超透镜可通过对照入射光束的局域相位调控实现衍射极限聚焦。由于这些结构超薄（小于一个波长），其有潜力实现超薄光学元件，厚度主要受透明衬底机械强度限制。近期提出的超透镜基于介电纳米鳍阵列或大量纳米颗粒，这带来了严峻的制造挑战。为克服这些挑战，本文预测了一类具有同心纳米环拓扑的新型超透镜，其中纳米环的数量与尺寸由逆向设计方法确定。通过将电场能量聚焦在指定位置，逆向预测出具有所需数值孔径与衍射极限焦斑的凸面型超透镜。所得的坡印廷矢量分布揭示了透镜功能的机理：纳米环中产生光学涡旋，以实现衬底与自由空间之间的相位与阻抗匹配，进而形成球面波前并增强光能量透射。该逆向设计方法也可扩展用于预测具有焦束的轴锥型超透镜。由同心纳米环构型的几何特征可得出其制造可行性的提升。
引用
@article{arxiv.1711.09730,
title = {Inverse design method for metalens with optical vortices towards light focusing through localized phase retardation},
author = {Yongbo Deng and Ulrike Wallrabe and Yihui Wu and Jan G. Korvink},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.09730},
year = {2017}
}