بهینه سازی عملکرد و بررسی عمق کانونی فرالنز دی الکتریک با فرا اتم های صلیبی شکل

با توجه به کاربرد عمده فراسطوح با ابعاد کوچک در کانونی کردن نور فرودی، در این مقاله تاثیر تعداد فرااتم های بکار رفته و در نتیجه قطر فرالنز را  بر کیفیت کانون تشکیل شده بررسی می نماییم. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که وجود تعداد حداقلی از فرااتم ها جهت تشکیل کانون در محل مناسب و با شدت مورد قبول نیاز است. فرااتم های بکار رفته در فرالنز پیشنهادی این مقاله از جنس سیلیکون و به شکل صلیب بوده و با قابلیت تحریک دوقطبی های الکتریکی و مغناطیسی، پوشش فازی کامل 0 تا 2πرا فراهم می سازند. از نتایج شبیه سازی دیده شد که در طراحی فرالنزی با فاصله کانونی 15λ حداقل روزنه عددی 0.68 جهت داشتن کانونی با کیفیت مورد نیاز می باشد. با دانستن تعداد فرااتم های مورد نیاز جهت کانونی کردن موثر نور، اثر فاصله کانونی بر عمق کانون را بررسی کرده و دیدیم برای فواصل کانونی بزرگتر عمق کانون بیشتر خواهد بود.

Focusing optimization and depth of focus investigation of a dielectric Metalens with cross-shaped metaatoms

Considering the wide range of applications of the metasurfaces in light focusing, in this paper effect of the included number of metaatoms and consequently metalens’s diameter on the focusing quality is considered. The results indicate that the number of metaatoms cannot be less than that is required to focus the incident light in a suitable place with an acceptable intensity. Metaatoms that are used in our proposed metalens in this paper are silicon cross-shaped on a silica substrate. With the ability of excitation of electric and magnetic dipoles in these metaatoms, they can provide a complete phase coverage between 0 to 2π. Simulation results show that for the designed metalens with focal length of 15 λ, the least numerical aperture value of 0.68 is required to have an acceptable quality of the focal spot. Using the required number of metaatoms, effect of the focal length on the focal depth is also studied. It is observed that for larger focal lengths, the focal depth will be longer.