Dual-layer large-numerical-aperture metalenses with rotational zoom capability
Abstract
超透镜作为超表面研究的重要方向，在紧凑型光学系统中具有广泛应用潜力。近年来，基于Moiré效应的双层超透镜因能够实现变焦功能而受到关注。然而，现有Moiré超透镜理论基于抛物线型透镜相位公式推导，在大数值孔径条件下会导致球差累积，难以实现高精度聚焦。本研究提出一种基于理想无像差透镜相位函数的双层旋转变焦超透镜设计方法，通过设计双层超表面的相位函数分布，旋转其中一层超表面实现焦距调控。设计采用三角晶格排列的陶瓷圆柱单元构成超表面，利用有限时域差分法进行仿真验证，同时制备口径300 mm的双层样品在10 GHz频段进行验证性实验。结果显示，当旋转角从-60°增至60°时，焦距可从100 mm调节至300 mm，变焦比达3:1，最大数值孔径达到0.83，焦斑形态稳定，实测焦距变化趋势与理论模型一致。该设计实现了大数值孔径下的变焦功能，为进一步发展紧凑型变焦器件提供了理论与实验基础。
Fields of Study & Subjects
Metamaterials and Metasurfaces Applications
Advanced Antenna and Metasurface Technologies
Plasmonic and Surface Plasmon Research
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 10
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- ZH