近紅外超透鏡的設(shè)計(jì)與制備

仇宮潤(rùn)，趙 峰,2，王 琨

（1.61618 部隊(duì)，北京 100094；2.航天工程大學(xué) 航天信息學(xué)院，北京 101416）

引言

傳統(tǒng)光學(xué)元件采用面形變化來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的相位分布，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能器件，系統(tǒng)體積和重量通常較大。近年來(lái)，超表面電磁調(diào)控技術(shù)由于其精準(zhǔn)調(diào)控相位、偏振、振幅等多種參量的能力成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[1-4]。超透鏡是基于超表面的成像器件，具有平面化、輕量化、易集成等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)際國(guó)內(nèi)的大量研究[5-8]。哈佛大學(xué)Capasso 團(tuán)隊(duì)基于二氧化鈦的超表面設(shè)計(jì)制備了聚集波長(zhǎng)為405 nm、532 nm 和660 nm，聚焦效率分別為86%、73%和66% 的超透鏡，數(shù)值孔徑為0.8，可以分辨亞波長(zhǎng)距離的nm 級(jí)特征，并提供高達(dá)170×的放大倍數(shù)[7]。臺(tái)灣大學(xué)蘇國(guó)棟團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)數(shù)值孔徑為0.25 的廣角超透鏡，提供了170°視場(chǎng)，工作波長(zhǎng)532 nm，正常入射時(shí)聚焦效率高達(dá)82%，85°入射時(shí)聚焦效率高達(dá)45%[9]。航天工程大學(xué)陳向?qū)幗淌趫F(tuán)隊(duì)基于傳輸相位和幾何相位設(shè)計(jì)了正交圓偏振光同時(shí)聚焦的超透鏡，用平面超透鏡實(shí)現(xiàn)了偏振分光、聚焦成像的多功能器件[10]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)金鵬教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了平行偏振照明的多焦點(diǎn)偏振成像器件[11]。

近紅成像技術(shù)是當(dāng)今迅速發(fā)展的高新技術(shù)之一，通過(guò)探測(cè)目標(biāo)與背景的紅外強(qiáng)度差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和跟蹤，具有被動(dòng)工作、抗干擾能力強(qiáng)、目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)、全天候工作等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事偵查、監(jiān)視和制導(dǎo)等方面[12-13]。當(dāng)前紅外成像設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是集成化、輕量化。

綜上所述，結(jié)合紅外成像設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)和超透鏡輕量化、易集成的優(yōu)勢(shì)，本文對(duì)近紅外超透鏡進(jìn)行探索研究和設(shè)計(jì)加工。……