[发明专利]一种焦距可控的负折射光栅平凹镜设计方法

摘要

本发明揭示了一种焦距可控的负折射光栅平凹镜设计方法，该负折射光栅平凹镜是柱对称平凹型透镜，其入射面为圆平面，出射面为凹面，凹面的中心部位为一小圆平面，由内而外等高递增，形成一“小圆平面”+多个“圆柱面‑圆环面”的凹面，小圆平面的半径以及各个圆环面的大小通过以下方法确定：S1：确定负折射光栅平凹镜的光波波长λ0，选择合适的介质折射率n，调整圆柱面高度d⊥，使负折射光栅在工作波长处实现负折射；S2：以入射光垂直入射为前提，根据S1步骤中确定的工作波长λ0，材料折射率n和圆柱面高度d⊥，得到等效的负折射率neff。该方法可实现对预设焦距的灵活调控，实现入射光线和出射光线在法线同侧的聚焦效应，使电磁波的能量更加集中。

主权项

1.一种焦距可控的负折射光栅平凹镜设计方法，其特征在于：所述负折射光栅平凹镜是柱对称平凹型透镜，其入射面为圆平面，出射面为凹面，所述凹面的中心部位为一小圆平面，并且，由内而外等高递增，形成一“小圆平面”+多个“圆柱面‑圆环面”的凹面，所述圆柱面的高度相同，小圆平面的半径以及各个圆环面的大小通过以下方法确定：S1：负折射光栅平凹镜的工作波长为λ0，介质折射率为n，圆柱面高度为d⊥，确定负折射光栅平凹镜的光波波长λ0，选择合适的介质折射率n，调整圆柱面高度d⊥，使负折射光栅在工作波长处实现负折射；S2：以入射光垂直入射为前提，根据S1步骤中确定的工作波长λ0，材料折射率n和圆柱面高度d⊥，得到等效的负折射率neff；S3：预设焦距f，根据S2步骤中所获得的等效负折射率neff的大小，结合预设焦距f，通过设计光栅平凹镜每一个同心环阶梯顶点的位置rk，得到能够对特定波长的电磁波实现预设焦距聚焦的柱对称平凹型透镜。