近红外波长超透镜的设计与仿真

摘要

超透镜是超表面在成像领域中具有较大应用潜力的平面光学器件,能够精确调控光的相位、振幅、偏振等信息、兼容互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconduc-tor,CMOS)制造工艺,在器件轻量化和批量化制造等方面具有很大的发展前景.针对近红外成像镜头的轻量化需求,使用时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)软件设计仿真了工作波长为800 nm的硅基偏振不敏感超透镜,镜头厚度小于0.5 mm,数值孔径为0.41时聚集效率为75％.针对FDTD软件仿真时间较长、硬件要求较高、平面波边缘消散等问题,提出了三维和远场计算相结合的仿真方法;利用波印廷矢量和电场强度积分两种方法分别对超透镜聚集效率进行了计算.对比实验表明:三维和远程计算相结合的方法仿真时间降低了70％,计算机内存需求降低了50％.