超表面光学（微纳光学）入门

xueshengfang

非常感谢，真的出了一个专门的版块，希望这里以后是大家交流分享的地方第一篇帖子就做个基本的科普吧，这部分的内容还是有点多的，大家相互多交流，提升自己。







光学镜头的发展，基本遵循光学学科的发展脚步，从基础的传统镜头（玻璃，硫系等），到衍射透镜（DOE：光束整形，聚焦，匀强等），再到现在的微纳光学（调控相位，偏振等），发展的意义在于体积微型化，加工方式精细可控化，降低加工成本等。目前商业化的DOE透镜和超透镜均已出现，ST公司的VL53L5和VL53L8分别采用DOE和超透镜（均为单波）。

超透镜的发展基于“左手材料”负折射率特性，2011年FEDERICO CAPASSO团队正式提出了基于斯涅耳定律引申发展的广义斯涅耳定律，引入相位梯度的概念，正式拉开了光学调控的帷幕；2016年FEDERICO CAPASSO团队正式提出了基于光学调控的超表面透镜，通过微纳加工技术制备平面光学调控透镜，真正意义上的实现了光学调控的应用体现。


微纳光学的应用非常广泛，几乎所有用到镜头的地方，都可以用超表面进行替代（理论上），目前超表面光学的应用基于原理、材料、加工等方面的限制因素，依然存在各种各样的问题，包括衍射极限、聚焦效率、宽带消色差能力等，目前发展较好的可能就是可见光及近红外波段的单波超透镜。

内容有点多，先说这些吧，然后分享两篇节点意义的文献，分别是1.-2011年广义斯涅耳定律提出和2.-2016年超透镜概念提出，均为哈佛FEDERICO CAPASSO团队出品。

与之之

很好的帖子，帮助学习超表面，谢谢帖主

unakai

请问超表面和超构表面有什么区别呢

damon

unakai 发表于 2024-3-29 11:45
请问超表面和超构表面有什么区别呢

没有区别，超透镜原先指负折射率材料的透镜，后面又出来metalens，就翻译为超构透镜。

一蓑烟雨任平生

超表面光学元件一般用什么软件去仿真呢

pitt

一蓑烟雨任平生 发表于 2024-4-8 09:16
超表面光学元件一般用什么软件去仿真呢

lumerical  Rsoft comsol cst virtuallab等，当然你编程能力OK的话可以用matlab+c#自己写

这个光栅不闪耀

damon 发表于 2024-4-1 09:03
没有区别，超透镜原先指负折射率材料的透镜，后面又出来metalens，就翻译为超构透镜。
...

这里好像有三个概念分别是Prefectlens——Surperlens——Metalens
Prefectlens就是说用负折射率材料实现的完美成像的那种平面透镜

Surperlens是由于这种负折射率材料太难实现了，我们退一步，用Metamaterial或者之类的实现超分辨的透镜。

Metalens就是这个基础上再退了一步，用周期性纳米结构实现的透镜。

bobhaha

一蓑烟雨任平生 发表于 2024-4-8 09:16
超表面光学元件一般用什么软件去仿真呢

超表面吸收器的话：lumercial FDTD，CST，Comsol

超透镜：Zemax

一蓑烟雨任平生

bobhaha 发表于 2024-7-18 11:05
超表面吸收器的话：lumercial FDTD，CST，Comsol

超透镜：Zemax

zemax 我看有的说用二元面2的，然后导出相位高度，再往后如何进行呢，如何利用激光直写实现超透镜光刻？