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申请/专利权人：南通大学

摘要：本发明公开了基于GaSb的固体浸没式长波红外超透镜结构设计方法，超透镜结构包括在GaSb衬底背部刻蚀出的超透镜阵列，该超透镜阵列用于把入射光聚集到GaSb衬底上制备的红外焦平面的每个像元的吸收层中，超透镜阵列由圆形排列或矩形排列的GaSb圆柱构成，其中不同位置的GaSb圆柱的半径通过本发明特有的方法进行确定。本发明通过合理设计圆柱半径分布及间距，在保持该超透镜较高聚焦效率的同时，降低圆柱的高度，从而降低制备工艺难度。

主权项：1.一种基于GaSb的固体浸没式长波红外超透镜结构设计方法，所述超透镜结构包括在GaSb衬底背部刻蚀出的超透镜阵列，该超透镜阵列用于把入射光聚集到GaSb衬底上制备的红外焦平面的每个像元的吸收层中，所述超透镜阵列由圆形排列或矩形排列的GaSb圆柱构成，其中不同位置x,y的GaSb圆柱的半径通过以下任意一种方法获得：方法一的步骤如下：步骤1、给定周期P，利用FDTD方法仿真GaSb圆柱的相位与GaSb圆柱半径r、高度h和波长λ之间关系，以及透射率T与GaSb圆柱半径r、高度h和波长λ的关系，即和T＝TPr,h,λ；步骤2、确定波长λ，利用以下公式计算每个GaSb圆柱位置x,y所对应的相位： 其中，n为GaSb圆柱的折射率，f为焦距，k为可调参数，用于调整实际焦距fs，R为超透镜边缘到中心的长度，mod,为取模运算；φ0为附加相位；步骤3、从步骤1获得的数据中选取相位变化大于2π的一个高度hK，将该高度hK初步作为所有GaSb圆柱的高度，根据坐标x,y确定每个GaSb圆柱相位φx,y,λ，然后针对每个GaSb圆柱，从步骤1获得的数据找出相位的GaSb圆柱半径集{r1,r2,…},根据步骤1获得的数据，半径集中每个半径都对应一个透射率，选取最大透射率Tm所对应的半径rm，将其确定为GaSb的圆柱半径；方法二的步骤如下：步骤a、给定周期P，利用FDTD方法仿真GaSb圆柱的相位与GaSb圆柱半径r、高度h和波长λ之间关系，即步骤b、从步骤1获得的数据中选取相位变化大于2π的一个高度hk，将该高度hK初步作为所有GaSb圆柱的高度；步骤c、选取N个不同波长λ1、λ2、…λi、…、λN，锁定每个波长，即可从步骤a获得的数据中确定半径r与相位之间的关系；步骤d、针对每个波长λi，利用以下公式计算每个GaSb圆柱位置x,y所对应的相位φi： 其中，n为GaSb圆柱的折射率，f为焦距，k为可调参数，用于调整实际焦距fs，R为超透镜边缘到中心的长度，mod,为取模运算；φ0为附加相位，每个波长在同一个GaSb圆柱位置可获得对应的1个相位值φ，则最终获得N个与波长对应的相位φ1、φ2、…φi、…φN；步骤e、针对每个GaSb圆柱，构建关于GaSb圆柱半径r的距离函数Ωr： 求取距离Ω最小值所对应的半径rm，即为最终确定的GaSb圆柱半径。

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