摘要

透鏡是一種透射光學裝置，通過改變光的相位使光聚焦或散焦。與傳統透鏡不同，超透鏡的優點是能夠在非常薄的層中實現所需的相位變化，使用的結構尺寸在波長量級及以下，而不需要復雜和體積龐大的透鏡組。在這個例子中，我們展示了使用圓柱形介電納米柱超構透鏡的設計過程。由于其納米級結構和高折射率對比度，電磁場的全矢量建模是必不可少的。對于初始配置，使用E. Bayata工作中的參數。

設計任務

仿真與設置：單平臺互操作性

連接建模技術：超構透鏡

□ 超構透鏡(柱結構分析)

□ 傳播到焦點

□ 探測器

周期性微納米結構可用的建模技術：

作為一種嚴格的特征模態求解器，傅里葉模態法(也稱為嚴格耦合波分析，RCWA)提供了非常高的精度。雖然計算可能需要一段時間，但對于像這樣復雜的系統，高精度是絕對必要的。

連接建模技術：自由空間傳播

□ 超構透鏡(柱結構分析) 

□ 傳播到焦點

□ 探測器

自由空間傳播可用的建模技術：

當我們將場傳播到焦點時，我們預計衍射效應會起作用。為此，選擇傅里葉域技術來模擬這一自由空間傳播步驟，因為它們在速度和精度之間提供了很好的折衷。

連接建模技術：探測器

□ 超構透鏡(柱結構分析) 

□ 傳播到焦點

□ 探測器

在不同物理值的探測器建模方面具有完全的靈活性，包括：

?輻射度測量，例如輻照度，強度

?光度測量，例如光照度，光亮度

?橫向范圍測量(例如FWHM)

超構透鏡設計流程

為設計創建理想相位

柱直徑與相位值

柱分布設計

根據所選擇的元胞類型所提供的光學函數和相位值，可以設計橫向分布。在這一步中使用一個模塊代碼，該模塊代碼選擇合適的柱直徑來生成所需相位的橫向分布。

柱分布設計

在設計柱形分布時，將超構透鏡的預期響應和與初始期望函數的偏差作為輸出：

設置超構透鏡

設置超構透鏡

生成的超結構

模擬工作流程步驟#1

為了對柱結構的功能進行建模，采用了傅里葉模態法(FMM，也稱為RCWA)。為此，使用帶有通用光柵元件的光柵專用光學裝置。與設計階段使用的方法相反，現在的結果相位包括鄰近不同柱的相互作用。

步驟#1：光柵專用光學裝置結果：超構透鏡后的相位（以及振幅未顯示）

模擬工作流程步驟#2

在第二步中，使用存儲函數元件將實際結構計算的函數進一步傳播到通用光學設置中。

對比

導出柱結構

為了導出所設計的柱結構，通過模塊支持GDSII和基于文本的導出。