金屬—電介質(zhì)周期膜結(jié)構(gòu)的亞波長成像.pdf

1、亞波長成像是指器件直接將物光場的遠(yuǎn)場及近場成分傳播到一定距離上并再現(xiàn)物像的功能。具有這種功能的器件由于突破了傳統(tǒng)光學(xué)元件的衍射限制，成像分辨率可小于入射光的半波長，達(dá)到亞波長量級。用金屬—電介質(zhì)周期膜結(jié)構(gòu)在可見光范圍獲得亞波長成像近期已成為一個研究熱點(diǎn)，有望用于提高光印刷術(shù)的分辨率。
　　影響金屬—電介質(zhì)周期膜結(jié)構(gòu)亞波長成像強(qiáng)度與分辨率的關(guān)鍵因素是傳播場的空間頻率范圍、透射率模值及相位。本文在研究了材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)與金屬—電介質(zhì)周期

2、膜結(jié)構(gòu)中傳播場空間頻率范圍的關(guān)系，并探討了金屬材料損耗對透射譜的影響。以此為基礎(chǔ)，針對該結(jié)構(gòu)在可見光波段亞波長成像進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化，采用真實(shí)的材料參數(shù)對成像分辨率進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證。
　　忽略材料損耗，本文通過求解布洛赫本征方程，確定了金屬—電介質(zhì)周期膜中材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳播場空間頻率范圍的關(guān)系。等效介質(zhì)理論適用范圍隨傳播場頻率范圍的增加而增大。并且電介質(zhì)與金屬的介電常數(shù)之比越接近于-1，周期厚度越小，傳播場空間頻率范圍越大。
　

3、　在等效介質(zhì)理論適用范圍內(nèi)，金屬—電介質(zhì)周期膜結(jié)構(gòu)可等效于空間性質(zhì)均勻的單軸晶體。以此為基礎(chǔ)，本文探討了當(dāng)金屬層占空比取不同值時，金屬材料損耗對透射譜的影響。證明在結(jié)構(gòu)中遠(yuǎn)近場均可傳播的前提下，金屬占空比最小時透射率模值較高，并且相位平坦，有利于亞波長成像。為減小損耗導(dǎo)致透射率的降低，金屬建議選擇銀，電介質(zhì)介電常數(shù)盡量高，并且工作波長應(yīng)盡量長。
　　基于對透射譜的討論，本文優(yōu)化設(shè)計(jì)了金屬—電介質(zhì)周期膜在可見光范圍亞波長成像的最佳材