(57)【要約】  本発明は、広帯域電磁波の位相調節の方法及び超表面サブ波長構成に関する。本発明は、サブ波長構成を超表面の基本ユニットとし、予め定められる位相によって決まれる規則に従ってアレイに配列し、０〜２π間に、空間が連続しかつスペクトル色収差を除去する幾何位相分布を発生し、これにより、位相の二次元平面における連続的な調節を実現する。本発明の位相調節方法及び機器の動作帯域幅は、電磁スペクトル全体を覆うことができる。このようなサブ波長構成によって発生する位相分布は、例えば、反射集光／イメージング素子、透過集光／イメージング素子、プリズム、レール角運動量発生器等の複数の光学部品を設計できる。位相調節の拡張として、本発明は、例えば、広帯域吸収及びレーダ散乱断面の縮小という他の新型の電磁波機能を実現することもできる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブ波長構成基本ユニットを形成するステップを含み、前記サブ波長構成基本ユニットの形状は、以下の曲線によって限定され、
（１）予め定義される空間変化の位相分布関数を積分し、曲線を取得し、
（２）前記曲線によって限定される閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定し、前記サブ波長構成基本ユニットは、超表面構成の基本ユニットに相当し、予め定められる位相によって決まれる規則に従って配列され、超表面サブ波長構成アレイを形成し、
（３）円偏光光によって前記超表面サブ波長構成を照射し、前記空間変化の位相を有する光束を発生することを特徴とする超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項２】
前記サブ波長構成基本ユニットは、各周期内に曲線が完全に連続していることを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項３】
前記曲線を光軸に沿って入射電磁波波長より小さい距離Δ（０〜λ）だけ並進移動することによって、２本の曲線を取得し、２本の曲線の端点を接続することによって、閉合領域を形成し、前記閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定していることを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項４】
各前記サブ波長構成基本ユニットの並進移動の距離Δ＜λであり、水平長さΛ＞λであり、ただし、λは入射電磁波の波長であることを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項５】
前記サブ波長構成の基本ユニット又は周期的なアレイは、円偏光光を、角度θ＝σａｒｃｓｉｎ(λ/Λ）である偏析を発生させ、ただし、σ＝±１であることが左回りの円偏光又は右回りの円偏光を示すことを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項６】
前記サブ波長構成アレイは、予め定義される位相に従って配置され、平行光束を集光させ、光学イメージングに適用されることを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項７】
前記サブ波長構成アレイは、予め定義される位相に従って配置され、平行光束をこの構成に通過させ、レール角運動量ＯＡＭを有する光束を発生することを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項８】
前記サブ波長構成アレイは、予め定義される位相に従って配置され、平行光束をこの構成に通過させ、低次及び高次ベッセル光束を発生することを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項９】
前記サブ波長構成のサイズを拡大／縮小することによって、他の波長帯域の電磁波に適用されることを特徴とする請求項１に記載の超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法。
【請求項１０】
複数のサブ波長構成基本ユニットを有し、前記サブ波長構成基本ユニットは、予め定められる位相によって決まれる規則に従って配列され、超表面サブ波長構成アレイを形成し、前記サブ波長構成基本ユニットの形状は、以下の曲線によって限定され、
（１）予め定義される空間変化の位相分布関数を積分し、曲線を取得し、
（２）前記曲線によって限定される閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定していることを特徴とする超表面サブ波長構成。
【請求項１１】
前記曲線を光軸に沿って入射電磁波波長より小さい距離Δ（０〜λ）だけ並進移動し、２本の曲線を取得し、２本の曲線の端点を接続することによって閉合領域を形成し、前記閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定していることを特徴とする請求項１０に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１２】
厚さが３０ｎｍ＜Ｔｇ＜３００ｎｍである薄膜に前記サブ波長構成基本ユニットを作製することを特徴とする請求項１０に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１３】
前記薄膜は、金属又は媒体であることを特徴とする請求項１２に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１４】
前記金属は、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、カドミウム、金合金、銀合金、銅合金、亜鉛合金又はアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１３に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１５】
前記媒体は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、ゲルマニウム、シリカ又はガリウムヒ素という半導体材料の１種又は複数種であることを特徴とする請求項１３に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１６】
前記サブ波長構成の基材は、異なる波長帯域において、異なる材料を用いることを特徴とする請求項１０に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１７】
前記基材が光波長帯域で動作するために用いる材料は、石英、有機ガラス、シリコンウエハ等の媒体材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１８】
前記基材がマイクロ波長帯域で動作するために用いる材料は、例えばＦＲ４のマイクロ波媒体材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項１９】
前記基材が赤外、テラヘルツ波長帯域で動作するために用いる材料は、シリコン、ゲルマニウム等の赤外媒体材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項２０】
前記基材は、平面構成又は曲面構成を有することを特徴とする請求項１６に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項２１】
膜層に前記サブ波長構成を作製することを特徴とする請求項１０に記載の超表面サブ波長構成。
【請求項２２】
前記サブ波長構成は、孔又は孔の相補構成を含むことを特徴とする請求項１０に記載の超表面サブ波長構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１４年４月２０日に出願された、出願番号が２０１６１０２４９９２８.２である、発明名称が「広帯域電磁波の位相調節の方法及び超表面サブ波長構成」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容を本願に援用する。
【０００２】
本発明は、光場調節技術分野に属し、特に、超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波の位相調節を行う方法及び超表面サブ波長構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
位相調節は、各光学素子に重要な役割を奏している。特に、平面レンズ、ビームスプリッタ、プリズム等を含む平面光子部品において、平面内に光学位相［０，３６０°］範囲の調節を実現することは、関連技術のコアテクノロジーである。
【０００４】
伝統的な位相調節技術は以下の種類を含む：
１.光学材料の面型及び厚さｄ（例えば、伝統的な曲面光学レンズ及びマイクロレンズ）を変化し、Φ＝ｋｄであり、厚さの変化によって位相調節を実現する。
【０００５】
２.厚い（ｄ〜λ）金属薄膜にナノメートルサイズの小孔を作製し、小孔のサイズを調節することによって位相遅延を変化する。例えば、中国発明特許ＣＮ２０１３１０３１２１６３.９「人工電磁材料による表面プラズモンレンズ」に、このような技術が説明されている。
【０００６】
３.厚い金属膜層又は媒体材料にサブ波長小孔を作製し、等価屈折率を変化することによって勾配屈折率の分布を実現し、位相遅延を調節する。例えば、中国発明特許ＣＮ２００７１０１７６０１３.４「三次元サブ波長金属構成レンズ」、中国発明特許ＣＮ２００８１０１０４６０２.６「深度変調三次元サブ波長金属構成レンズ」及び中国発明特許ＣＮ２０１４１０３１７１４９.２「振幅及び位相調節を有するサブ波長孔構成のアレイ」に、このような技術が説明されている。
【０００７】
４.厚さが波長よりもはるかに小さい（ｄ≪λ）金属薄膜又は媒体材料に離散的な金属アンテナ又はナノロッドを作製し、金属アンテナ又はナノロッドを回転することによって、非均一の幾何位相の分布を実現する。例えば、中国実用新案特許２０１５２００９６２５４.８「透過型シリコンナノメートルのアレイ光ビームスプリッタ”に、このような技術が説明されている。
【０００８】
上記第２、３、４の技術において、通常、一個のユニット構成は、一個の位相分布に対応しており、形成された位相分布は離散的なものであり、広帯域の性能を実現し難しい。
【０００９】
伝統的な振幅型回折素子に高次の回折次数があり、位相に対する調節を実現することができない。伝統的な位相型回折光学素子も厚さの変化によって位相調節を実現するものであり、素子のサイズや重量を大きくし、現在の各応用の集積化及び一体化を満足することができない。
【００１０】
近年、二次元の超材料として、サブ波長構成による超表面構成が電磁波振幅、位相及び偏光状態の全面調節を実現できることが証明されている。超表面補助の反射及び屈折法則によって、波長が任意に調節されることができる。超表面は、構成が豊富であり、特別な物理特性及び電磁波に対する柔軟な調節能力によって、ステルス技術、アンテナ技術、マイクロ波及びテラヘルツ部品、光電子部品などの分野に魅力的な応用前景がある。しかしながら、鋭意な研究と伴って、サブ波長構成超表面の帯域幅は、その実際な応用を制限する重要な障害となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波の位相調節を行う方法及び超表面サブ波長構成を提出している。本発明におけるサブ波長構成による位相分布は、表面構成の形式によって決まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法を提供しており、以下のステップを含む。（１）予め定義される空間変化の位相分布関数を積分し、曲線を取得する。（２）前記曲線によって限定される閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定し、前記サブ波長構成基本ユニットは、超表面構成の基本ユニットに相当し、予め定められる位相によって決まれる規則に従って配列され、超表面サブ波長構成アレイを形成する。（３）円偏光光によって前記超表面サブ波長構成を照射し、前記空間変化の位相を有する光束を発生する。
【００１３】
本発明の他の局面によれば、超表面サブ波長構成を提出しており、複数のサブ波長構成基本ユニットを有し、前記サブ波長構成基本ユニットは、予め定められる位相によって決まれる規則に従って配列され、超表面サブ波長構成アレイを形成し、前記サブ波長構成基本ユニットの形状は、以下の曲線によって限定される。（１）予め定義される空間変化の位相分布関数を積分し、曲線を取得する。（２）前記曲線によって限定される閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定している。
【発明の効果】
【００１４】
従来技術と比べて、本発明の有益な効果は以下のことにある。本発明の単一のサブ波長構成によって［０，２π］範囲に線形位相分布を発生することができ、サブ波長構成の光学及びトポロジー特性を組み合わせて、本発明は、ナノメートル程度の単膜層に光子を制御し、平面内に任意な位相分布を実現することができると共に、非常に広いスペクトル範囲（赤外、テラヘルツ、マイクロ波などの波長帯域を覆う）に動作することができ、帯域幅が伝統的な構成より非常に大きく、超薄かつ軽量化の光学部品を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、円偏光光が本発明の実施例におけるサブ波長構成に垂直に入射することを示す概念図である。
【図２】図２は、単一のサブ波長構成の走査電子顕微鏡図（ＳＥＭ）である。
【図３】図３は、円偏光光が単一のサブ波長構成によってスピン−ホール効果を発生する光強度測定図である。
【図４】図４は、円偏光光が単一のサブ波長構成によってスピン−ホール効果を発生する光強度シミュレーション図である。
【図５】図５は、本発明の実施例における別の超表面サブ波長構成サンプルの走査電子顕微鏡図（ＳＥＭ）である。
【図６】図６は、本発明の実施例のサブ波長構成アレイによって光束を偏析させる回折概念図である。
【図７】図７は、本発明の実施例における集光光束を発生する超表面サブ波長構成サンプルの設計図である。
【図８】図８は、本発明の実施例における集光光束を発生する超表面サブ波長構成サンプルの位相概念図である。
【図９】図９は、本発明の実施例における集光光束を発生する超表面サブ波長構成サンプルの測定図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例におけるベッセル（Ｂｅｓｓｅｌ）光束を発生する別の超表面サブ波長構成サンプルの走査電子顕微鏡図である。
【図１１】図１１は、右回りの円偏光光ＲＣＰがベッセル発生器を透過する強度分布図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例におけるＯＡＭ光束を発生する超表面サブ波長構成サンプルの設計図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例における別の超表面サブ波長構成サンプルの走査電子顕微鏡図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例における異なる波長及び偏光で、サンプル表面から数μｍ程度の強度パターンである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
現在、本発明の実施例を詳細に説明し、その例示を図面に説明する。図面では、同一の数字は、同一の素子を示す。本発明を解釈するために、下記の実施例では、図面を参照して説明する。
【００１７】
以下、図面に合わせて、本発明の実施を詳細に説明する。しかしながら、本発明の保護範囲は、以下の実施例に限られない。発明を実施するための形態は、例示的なものであり、制限的なものではなく、特許請求の範囲の全ての内容を含むべきである。そして、当業者は、以下の一実施例によって特許請求の範囲の全ての内容を実現することができる。当業者は、本発明の示唆によって、本発明の主旨及び請求項が保護する範囲を逸脱しない場合、複数の変形を行うことができる。これらはいずれも本発明の保護範囲に属する。
【００１８】
本発明の一局面は、超表面サブ波長構成によって広帯域電磁波位相調節を行う方法を提供しており、以下のステップを含む。（１）予め定義される空間変化の位相分布関数を積分し、曲線を取得する。（２）前記曲線によって限定される閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定し、前記サブ波長構成基本ユニットは、超表面構成の基本ユニットに相当し、予め定められる位相によって決まれる規則に従って配列され、超表面サブ波長構成アレイを形成する。（３）円偏光光によって前記超表面サブ波長構成を照射し、前記空間変化の位相を有する光束を発生する。
【００１９】
好ましくは、前記サブ波長構成基本ユニットは、各周期内に曲線が完全に連続している。
【００２０】
好ましくは、前記曲線を光軸に沿って入射電磁波波長より小さい距離Δ（０〜λ）だけ並進移動することによって、２本の曲線を取得し、２本の曲線の端点を接続することによって、閉合領域を形成し、前記閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定している。
【００２１】
好ましくは、各前記サブ波長構成基本ユニットの並進移動の距離Δ＜λであり、水平長さΛ＞λであり、ただし、λは入射電磁波の波長である。
【００２２】
好ましくは、前記サブ波長構成の基本ユニット又は周期的なアレイは、円偏光光を、角度θ＝σａｒｃｓｉｎ(λ/Λ）である偏析を発生させ、ただし、σ＝±１であることが左回りの円偏光又は右回りの円偏光を示す。
【００２３】
好ましくは、前記サブ波長構成アレイは、予め定義される位相に従って配置され、平行光束を集光させ、光学イメージングに適用される。
【００２４】
好ましくは、前記サブ波長構成アレイは、予め定義される位相に従って配置され、平行光束をこの構成に通過させ、レール角運動量ＯＡＭを有する光束を発生する。
【００２５】
好ましくは、前記サブ波長構成アレイは、予め定義される位相に従って配置され、平行光束をこの構成に通過させ、低次及び高次ベッセル（ＨＯＢＢ）光束を発生する。
【００２６】
好ましくは、前記サブ波長構成のサイズを拡大／縮小することによって、他の波長帯域の電磁波に適用される。
【００２７】
本発明の他面によれば、複数のサブ波長構成基本ユニットを有する超表面サブ波長構成を提出しており、前記サブ波長構成基本ユニットは、予め定められる位相によって決まれる規則に従って配列され、超表面サブ波長構成アレイを形成し、前記サブ波長構成基本ユニットの形状は、以下の曲線によって限定される。（１）予め定義される空間変化の位相分布関数を積分し、曲線を取得する。（２）前記曲線によって限定される閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定している。
【００２８】
好ましくは、前記曲線を光軸に沿って入射電磁波波長より小さい距離Δ（０〜λ）だけ並進移動し、２本の曲線を取得し、２本の曲線の端点を接続することによって閉合領域を形成し、前記閉合領域は、前記サブ波長構成基本ユニットの形状を限定している。
【００２９】
好ましくは、厚さが３０ｎｍ＜Ｔｇ＜３００ｎｍである薄膜に前記サブ波長構成基本ユニットを作製する。
【００３０】
好ましくは、前記薄膜は、金属又は媒体である。
【００３１】
好ましくは、前記金属は、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、カドミウム、金合金、銀合金、銅合金、亜鉛合金又はアルミニウム合金である。
【００３２】
好ましくは、前記媒体は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、ゲルマニウム、シリカ又はガリウムヒ素という半導体材料の１種又は複数種である。
【００３３】
好ましくは、前記サブ波長構成の基材は、異なる波長帯域において、異なる材料を用いる。
【００３４】
好ましくは、前記基材が光波長帯域で動作するために用いる材料は、石英、有機ガラス、シリコンウエハ等の媒体材料を含む。
【００３５】
好ましくは、前記基材がマイクロ波長帯域で動作するために用いる材料は、例えばＦＲ４のマイクロ波媒体材料を含む。
【００３６】
好ましくは、前記基材が赤外、テラヘルツ波長帯域で動作するために用いる材料は、シリコン、ゲルマニウム等の赤外媒体材料を含む。
【００３７】
好ましくは、前記基材は、平面構成又は曲面構成を有する。
【００３８】
好ましくは、膜層に前記サブ波長構成を作製する。
【００３９】
好ましくは、前記サブ波長構成は、孔又は孔の相補構成を含む。
【００４０】
以下、具体的な構成に合わせて、本発明の超表面サブ波長構成の動作原理を詳細に説明する。
【００４１】
単一の超表面サブ波長構成は、スピン−ホール効果を発生する。
本発明の実施例の具体的なステップは、以下の通りである。
【００４２】
（１）まず、スピン−ホール効果を発生可能な線形位相分布を特定し、Φ(ｘ)＝２πｘ／Λである。
【００４３】
（２）上記位相分布関数を積分して、以下のサブ波長数式が得られる。
【００４４】
【数１】
2018517925.tif 000003
【００４５】
ただし、Λは、曲線の水平長さである。該曲線をｙ軸に沿って波長より小さい距離Δだけ並進移動し、得られるサブ波長構成は、図１に示すものである。前記曲線によって限定される閉合領域は、前記サブ波長構成の基本ユニットの形状を限定している。具体的には、原曲線と移動後の曲線との端点を接続して固定し、ｙ軸に沿って前記曲線を波長より小さい距離Δだけ並進移動して、前記サブ波長構成を取得する。
【００４６】
（３）集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって、厚さが１２０ｎｍである金（Ａｕ）薄膜にサブ波長サンプルを作製し（図２）、ベース材料は、厚さが１ｍｍである石英である。前記サブ波長サンプルは、上記閉合曲線によって限定される形状を有している。
【００４７】
（４）図２に示すように、円偏光光（ＣＰＬ）の照射によって、サンプルは、線形幾何位相を発生し、Ф(ｘ)＝２σξ(ｘ)であり、ξ(ｘ)は、曲線接線とｘ軸とのなす角であり、左端点と右端点との間に−π／２からπ／２まで変化する。ただし、図３及び図４を参照して、σ＝±１であることは、左回りの円偏光と右回りの円偏光（ＬＣＰ及びＲＣＰ）を示す。図３は、円偏光光が単一のサブ波長構成によってスピン−ホール効果を発生する光強度測定図である。図４は、円偏光光が単一の構成によってスピン−ホール効果を発生する光強度シミュレーション図である。これによって、本発明が提供する技術案がスピン−ホール効果を実現できることを説明している。
【００４８】
サブ波長構成アレイによって光束の偏析を発生する。
本実施例の具体的なステップは、以下の通りである。
【００４９】
（１）光束偏析を発生可能な線形位相分布を特定し、Φ(ｘ)＝ｋａｘである。
【００５０】
（２）上記位相分布関数を積分して以下の曲線数式が得られる。
【００５１】
【数２】
2018517925.tif 000004
【００５２】
ただし、ｋａは、構成が発生したｘ方向に沿う波ベクトルであり、σ＝１とし、該曲線をｙ軸に沿ってΔだけ並進移動し、図１に示すようなサブ波長構成を取得する。
【００５３】
（３）得られるサブ波長構成を線形アレイに配列し（図５）、ｘ方向に沿う周期Ｐｘ＝２μｍであり、ｙ方向に沿う周期Ｐｙ＝Δ＝２００ｎｍである。集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって、厚さが１２０ｎｍである金（Ａｕ）薄膜にサンプルを作製し、ベース材料は、厚さが１ｍｍである石英である。
【００５４】
（４）図６ａ及び６ｃに示すように、ＣＰＬ（λ＝６３２.８ｎｍ）の照射によって、サンプルは、光束偏向角が±１８.５°であり、数式θ＝σｓｉｎ-１(λ／Ｐｘ)によって得られる理論値±１８.４５°に相当する。
【００５５】
（５）図６ｂに示すように、線形偏光光（ＬＰ）光束がサブ波長構成に照射する場合、ＬＣＰとＲＣＰとが対称に偏析する。
【００５６】
上記実験の結果によって、本発明が提供する技術案が光束の偏析を発生できることを説明している。
【００５７】
サブ波長構成アレイによって集光光束を発生する。
本実施例の具体的なステップは以下の通りである。
【００５８】
（１）集光光束を発生可能な位相分布を特定する。
【００５９】
【数３】
2018517925.tif 000005
【００６０】
ただし、ｋ＝２π／λであり、真空における波数である。設計パラメーターはトポロジカルチャージｌ＝２であり、ｆ＝４０μｍである。レンズの内、外の半径はそれぞれ１０.６μｍ、２０.８μｍである。
【００６１】
（２）上記位相分布関数を積分し、該曲線をｙ軸に沿ってΔだけ並進移動して、サブ波長構成を取得する。得られるサブ波長構成を図７の設計過程に従ってアレイに配列し、厚さが１２０ｎｍである金薄膜にサブ波長サンプルを作製し（図８）、ベース材料は、厚さが１ｍｍである石英である。
【００６２】
（３）図９に示すように、ＲＣＰ（σ＝−１、λ＝６３２.８ｎｍ）の照明によって、サンプルは、集光光束を発生する。
【００６３】
サブ波長構成アレイによってベッセル光束を発生する。
本実施例の具体的なステップは以下の通りである。
【００６４】
（１）ベッセル光束を発生可能な位相分布を特定する。
【００６５】
【数４】
2018517925.tif 000006
【００６６】
ただし、ｋｒはベッセル光束の横方向の波ベクトルであり、設計パラメータｋｒ＝ｋａｒｃｓｉｎ（λ／Λ）であり、Λ＝２μｍであり、トポロジカルチャージｌ＝０である。
【００６７】
（２）上記位相分布関数を積分して曲線を取得し、該曲線をｙ軸に沿ってΔだけ並進移動し、サブ波長構成を取得する（図１０）。厚さが１２０ｎｍである金薄膜にサブ波長構成のサンプルを作製し、ベース材料は、厚さが１ｍｍである石英である。
【００６８】
（３）ＲＣＰ（σ＝−１、λ＝７８５ｎｍ）の照明によって、サンプルの透過強度は、図１１に示すように、顕微鏡によって測定されることができる。上記実験の結果によって、本発明が提供する技術案がベッセル光束を発生できることを説明している。
【００６９】
サブ波長構成アレイによって普通なレール角運動量（ＯＡＭ）光束を発生する。
普通なＯＡＭ光束は、ヨウ角方向を沿うヘリカル位相を有する。本実施例の具体的なステップは以下の通りである：
（１）所望の位相分布に基づいて極座標における曲線数式を特定する：
【００７０】
【数５】
2018517925.tif 000007
【００７１】
ただし、ｒ０は、最も内側にある曲線の頂点の位置であり、Δは、隣り合う曲線の２つの頂点間の距離であり、ｍは、これらの曲線の番号である。数式によって、このサブ波長構成によって任意のトポロジカルチャージを有するＯＡＭ光束を発生することができる。
【００７２】
（２）得られるサブ波長構成を図１２の設計過程に従ってアレイに配列し、集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって、厚さが１２０ｎｍである金（Ａｕ）薄膜にトポロジカルチャージｌ＝−３であるサブ波長構成サンプルを作製し（図１３に示すように）、ただし、Δ＝２００ｎｍであり、ｒ０＝１.５μｍであり、ベース材料は、厚さが１ｍｍである石英である。
【００７３】
（３）ＣＰＬの照明によって、サンプルのサブ波長構成は、強度が同じである２種の光束を発生し、１つは、均一の位相を有しており、もう１つは、ヘリカル位相を有し、即ち、ＯＡＭ光束を発生する。
【００７４】
（４）本実施例は、λ＝５３２、６３２.８及び７８０ｎｍである３つのレーザ光源によって、本発明の広帯域性能を証明している。異なる波長及び偏光において、サンプル表面から数μｍである強度パターンは、図１４に示すようなものである。ｘ及びｙ偏光成分に対して、回転して光束中心を周回する弁が見える。その中、ｌの弾性率及び符号はいずれも弁の個数及び回転方向によって決まれる。上記実験によって、本発明が提供する技術案がレール角運動量光束を発生できることを証明している。
【００７５】
本発明の典型的な実施例を参照して、本発明を具体的に説明しているが、当業者は、特許請求の範囲に限定される主旨及び範囲を逸脱しない場合、これらの実施例を形式的に又は細部的に変化できることを理解すべきである。
【図１】
2018517925.tif 000008
【図２】
2018517925.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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