【技术实现步骤摘要】
本公开涉及光学元件领域，尤其涉及一种宽带消色差透镜的优化装置及方法。
技术介绍
1、随着信息技术的发展，消费电子及智能家具产品对传感器在性能及集成化的方面有着越来越高的要求。光学元件作为传感器中的重要组件，其体积成为了制约传感器进一步集成化的重要因素。
2、相关技术中，超透镜由于其亚波长的厚度及灵活的光束调控能力，为光学元件的进一步集成化提供了优势，然而严重的色差限制了超透镜的使用场景。目前的微纳加工条件，对结构的精细加工和超高深宽比之间存在制约，从而导致现有的消色差透镜难以兼顾大口径及宽带消色差两个性能。
技术实现思路
1、本公开提供了一种宽带消色差透镜的优化装置及方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种宽带消色差透镜，宽带消色差透镜包括：中间介质层，以及位于中间介质层两侧的第一透镜和第二透镜；所述装置包括：
3、获取模块，用于分别获取第一透镜的初始相位面和第二透镜的初始相位面；
4、第一优化模块，用于根据所述第一透镜的初始相位面确定第一透镜结构，对第一透镜结构进行优化，得到第一优化结果；
5、第二优化模块，用于根据所述第二透镜的初始相位面确定匹配的纳米结构，基于所述第一优化结果对所述第二透镜的纳米结构进行优化，得到第二优化结果；
6、输出模块，用于基于第二优化结果判断优化后的宽带消色差透镜是否满足性能目标，若不满足则基于第一优化结果和第二优化结果对优化后的宽带消色
7、在一可实施方式中，所述第一透镜采用多阶衍射透镜；
8、所述第二透镜采用超透镜；
9、所述多阶衍射透镜、中间介质和超透镜由下到上依次设置。
10、在一可实施方式中，所述超透镜的超表面由微结构阵列组成，所述微结构阵列通过改变微结构的种类、尺寸和排布改变所述超透镜的超表面的相位分布；
11、超透镜的超表面的相位变化范围为0-2；
12、所述微结构为纳米柱或纳米孔。
13、在一可实施方式中，所述中间介质层采用针对预设波段透明的材料制成；
14、所述中间介质层的厚度取值范围为1nm-3mm。
15、根据本公开的第二方面，提供了一种宽带消色差透镜的优化方法，所述方法包括：
16、分别获取第一透镜的初始相位面和第二透镜的初始相位面；
17、根据所述第一透镜的初始相位面确定第一透镜结构，对第一透镜结构进行优化，得到第一优化结果；
18、根据所述第二透镜的初始相位面确定匹配的纳米结构，基于所述第一优化结果对所述第二透镜的纳米结构进行优化，得到第二优化结果；
19、基于第二优化结果判断优化后的宽带消色差透镜是否满足性能目标，若不满足则基于第一优化结果和第二优化结果对优化后的宽带消色差透镜结构进行迭代优化，直至优化后的宽带消色差透镜满足性能目标时，得到最终宽带消色差透镜结构。
20、在一可实施方式中，所述分别获取第一透镜的初始相位面和第二透镜的初始相位面，包括：
21、分别获取第一透镜和第二透镜的超表面各位置处的极坐标半径值；
22、根据第一透镜和第二透镜的超表面各位置处的极坐标半径值，分别计算第一透镜的初始相位面和第二透镜的初始相位面。
23、在一可实施方式中，采用以下方式计算第一透镜的初始相位面或第二透镜的初始相位面，
24、
25、其中，为初始相位面，为二次项系数， rnor为归一化半径， r( x, y)为超表面各位置处的极坐标半径值， n为整数。
26、在一可实施方式中，所述根据所述第一透镜的初始相位面确定第一透镜结构，对第一透镜结构进行优化，得到第一优化结果，包括：
27、确定第一透镜的周期，根据所述第一透镜的周期获得第一透镜的色散曲线；
28、基于所述色散曲线确定与所述第一透镜的初始相位面匹配的第一透镜结构；
29、采用全波衍射算法对所述第一透镜结构进行仿真，以计算第一评价函数；
30、采用全局优化算法对所述第一透镜结构进行迭代优化，得到第一评价函数的最优值；
31、基于所述第一评价函数的最优值，采用局部优化算法对所述第一透镜结构进一步优化，得到优化后的第一透镜结构，将所述优化后的第一透镜结构作为第一优化结果。
32、在一可实施方式中，采用遗传算法对所述第一透镜结构进行迭代优化，得到评价函数的最优值；
33、基于所述第一透镜结构，采用梯度下降法对所述第一透镜结构进一步优化，得到优化后的第一透镜结构。
34、在一可实施方式中，所述基于所述第一优化结果对所述第二透镜的纳米结构进行优化，得到第二优化结果，包括：
35、结合第一优化结果与优化后的第一透镜进行全波仿真计算，得到第二评价函数；所述第二评价函数用于各波长入射下透镜焦平面处的聚焦效率；
36、采用梯度下降法对所述第二评价函数进行优化，得到优化后的第二透镜结构。
37、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
38、至少一个处理器；以及
39、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
40、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。
41、根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开所述的方法。
42、本公开的宽带消色差透镜的优化装置及方法，本申请提供的宽带消色差透镜通过中间介质层结合第一透镜和第二透镜，两者结合能够突破现有消色差超透镜设计中数值孔径与消色差带宽相互制约的限制，从而实现了大口径、高数值孔径下宽带消色差透镜的宽带消色差功能，除此之外还能极大地缩减体积。
43、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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1.一种宽带消色差透镜的优化装置，其特征在于，宽带消色差透镜包括：中间介质层，以及位于中间介质层两侧的第一透镜和第二透镜；所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
5.一种宽带消色差透镜的优化方法，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别获取第一透镜的初始相位面和第二透镜的初始相位面，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用以下方式计算第一透镜的初始相位面或第二透镜的初始相位面，
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一透镜的初始相位面确定第一透镜结构，对第一透镜结构进行优化，得到第一优化结果，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一优化结果对所述第二透镜的纳米结构进行优化，得到第二优化结果，包括：
【技术特征摘要】
1.一种宽带消色差透镜的优化装置，其特征在于，宽带消色差透镜包括：中间介质层，以及位于中间介质层两侧的第一透镜和第二透镜；所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
5.一种宽带消色差透镜的优化方法，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别获取第一透镜的初始相位面和第二透镜的初始相...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢圆圆，李星仪，龚永兴，
申请(专利权)人：杭州纳境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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