1.一种实现横向多焦点聚焦的超构表面透镜,其特征在于:通过下述步骤制作:
(1)根据波长选择纳米天线阵列的材料,并根据波长确定亚波长尺寸正方形单元的边长尺寸;
(2)将纳米天线阵列的材料表面划分成MxM个亚波长尺寸正方形单元,M为奇数;
(3)在每个正方形单元中心内嵌一个狭缝,所述狭缝与正方形单元的横向边相平行;
(4)以横向第(M+1)/2列上的纵向第(M+1)/2个正方形单元中心为坐标原点建立直角坐标系,以正方形单元所在平面为XY平面,所述坐标系的x轴与正方形单元的横向边相平行,以垂直正方形单元的轴为z轴;
(5)以原点为中心构建一系列同心圆,将XY坐标平面划分成一系列同心环形区域;
(6)再以x轴正向为方位角起始线,从坐标系原点作辐射状射线将同心环形区域等分为P个分区,P为偶数,每个分区再从坐标系原点作射线进一步划分成Q个中心角相等的子区域,Q与要产生的焦点数相等,每个分区的第i个子区域均对应第i个焦点;
(7)将每个正方形单元内嵌套的狭缝旋转不同的角度,每个正方形单元的狭缝旋转的角度ψ0=ψ1+ψ2,其中,ψ1为聚焦球面波产生焦距为f所需要的相位调制值的一半,这个值的大小由正方形单元中心点所在的环形区域半径大小决定;ψ2为使产生的焦点在超构表面透镜焦平面内产生横向位移所需要的相位调制值的一半,所述横向位移是指焦点在纳米天线阵列的材料表面的投影相对于坐标系原点的位移;
(8)根据计算出的各狭缝需要旋转的角度确定狭缝最终的角度,然后加工各正方形单元内的狭缝。
2.如权利要求1所述的实现横向多焦点聚焦的超构表面透镜,其特征在于:对于中心在分区中第i个子区域的正方形单元中的狭缝,所需要旋转的角度:上式中,λ为入射光波长,f为焦平面对应的焦距,R为正方形单元中心点所在的环形区域的半径,x、y为该狭缝所在的正方形单元的中心在坐标系中的横坐标和纵坐标,NA为透镜的数值孔径,Δxi、Δyi为该第i个子区域所对应的焦点在纳米天线阵列的材料表面的投影在坐标系中的横坐标和纵坐标。
3.如权利要求1所述的实现横向多焦点聚焦的超构表面透镜,其特征在于:在步骤(2)中,再将每个正方形单元划分为NxN个像素,N为奇数,所述狭缝由若干像素组成。
4.如权利要求1所述的实现横向多焦点聚焦的超构表面透镜,其特征在于:构建同心圆时以正方形单元的边长的整数倍为半径。
5.如权利要求1所述的实现横向多焦点聚焦的超构表面透镜,其特征在于:使用镀膜和微加工方法加工所述狭缝。
6.基于如权利要求1至5任一所述的超构表面透镜实现横向多焦点聚焦的方法,其特征在于:以圆偏振光垂直入射所述的超构表面元件,在超构表面透镜后焦平面处产生横向Q个焦点。
7.如权利要求6所述的实现横向多焦点聚焦的方法,其特征在于:所述圆偏振光的产生方法为,将激光束通过相应波长的线偏振器和四分之一波片转换成圆偏振光。