全介质透射型高效超薄分束器及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及一种分束器，具体涉及一种全介质透射型高效超薄分束器及其制备方法与应用，属于光学元件制备技术领域。


背景技术：

2.分束器是将光束分成两个或更多个的光学元器件，在光子电路系统、光学显示系统以及光学加工系统中被广泛使用。最常见分束器是由两个三角形玻璃棱镜制成立方体分束器，它们使用聚酯、环氧树脂或聚氨酯类粘合剂在基体上胶合在一起。调整树脂层的厚度，使得通过一个“端口”(即立方体的面)入射的光的(一定波长)的一半被反射，另一半由于全部内反射而被继续传输。诸如沃拉斯顿棱镜的偏振分束器使用双折射材料，将光分成不同极化的光束。在如上所述的传统光学器件中，对光波的操纵是通过光线在给定折射率的介质中传播来实现的，振幅、相位和偏振的变化是通过在介质中传播而累积的，从而导致器件笨重且不易集成。然而，如大规模光子集成电路的摩尔定律所示，在单个芯片上集成越来越多的元件的需求下，最大限度地减小光学元件的尺寸是被人们所期待的。然而，尽管人们做了巨大的努力，但光子集成的进展仍然是相当有限，主要原因是集成光子器件比集成电子器件更难制造。现代化工业小型化集成化的目标促进了微纳光学的诞生与发展。而近年来，超表面的蓬勃发展提供了一种方法来克服上述限制。超表面是一种超薄的人造材料，由亚波长尺寸的微纳结构阵列构成。研究表明，亚波长尺寸下，光会和微纳结构作用产生表面等离子激元共振现象，共振波长处伴随一个位相突变。通过调控微纳单元结构的几何形状与参数，透射或者反射光的光学响应可以被精确的操控，在指定波长处产生特殊的位相突变，起到偏折、汇聚、分离光束的目的，为光学位相的操控的研究打开了新的大门。随着微纳加工技术的进步，我们可以采用平面硅基加工技术来设计和制造超表面器件，以满足在超薄片上集成的要求。目前，基于超表面的超薄高效分束器进入了人们的视野，基于超表面的分束器可以在超薄的二维平面平台上实现透射光或者反射光的传播位相的调控，已经实现了基于超表面的平面透镜，超薄相位掩模和薄膜波片。具有纳米级尺寸的分束器对于使集成光学电路的组件(例如，片上光学干涉仪，光学多路复用器(或解复用器)等)的小型化、集成化、高效化是非常重要的，并且更适用于现代光学集成系统，在学术和工业领域都受到了极大的重视，成为近期以来热门的研究课题。
3.未来的集成光电子器件需要更多低功耗、轻巧且易于集成的高效光学器件，如何创造对电磁波进行高效的调制一直以来都是各国科学家研究的热点问题，进而刺激了纳米光子学的发展。近年来，含表面等离子波的亚波长结构器件与技术作为一个新兴的学科，在许多领域有着很多潜在的应用，因而越来越受到人们的关注。目前，许多课题组在利用纳米微结构对光束进行分离等方面做了大量的研究工作。在微波、太赫兹和红外波段，多种性能优异的高效分束器被成功的研制出来。然而，在可见光波段，由于材料固有损耗和设计难度的限制，实现高效率的光束分离仍然面临着挑战。2015年，koray aydin等人利用金属-介质-金属(mim)多层薄膜结构，在可见和近红外频率下实现了宽带(450-850nm)异常反射和
光谱分裂，该研究中提出的超表面设计与使用多个各向异性和/或梯度光学谐振器的常规超表面明显不同，由单一的各向异性梯形银等离子体天线阵列构成的反射式超表面能够与不同频率的光发生相互作用，空间变化的表面可以给出射光子带来宽带梯度相移而没有任何交叉极化效应，并产生红色、橙色、黄色、绿色和蓝色异常反射的彩虹成分，并且可以通过肉眼或相机观察到。在此基础上，koray aydin等人于2016年又提出了一种由两个彼此面对的方向相反的不同尺寸的梯形谐振器构成超表面将不同频率的可见光分成完全不同的甚至相反的方向，且具有超宽的角度范围(>90
°
)。但是，这种利用入射光波谱差异的超表面分束器仅适用于多色光，但如果入射波是单色的，则不起作用。2017年，张健和张新平使用电感耦合等离子(icp)体将一维光栅结构蚀刻到具有设计深度的ito层中，其中剩余的ito层用作波导层。当逆向衍射与波导共振模式重叠时，观察到光的增强反射。当入射光波长为532纳米时，在特定的入射角处可实现分束比为1：1的光束分离现象。这是一个具有高对比度和窄带响应的分束器。它也可以用作可调窄带滤波器，角度传感器或光开关。2018年，张迪等人设计了一种基于铌酸锂圆柱阵列的梯度超表面。由于一个由两组半径梯度变化的圆柱阵列组成的单元表面同时具有两个相反的相位梯度，所以根据广义斯涅耳定律将入射光分成不同的方向。但其需要使用700nm厚的材料，非常不易制备。同年，张兴良等人提出了一种基于金属-介质-金属的反射式分束器，可以将单一频率，单一极化的入射光分成两束出射光，但其效率不足20％。由于材料固有损耗和设计难度的限制，设计高效率的适用于可见光波段的透射型单一频率，单一极化方向的分束器仍然面临着挑战。寻找新的高折射率，低损耗的介质材料来设计的制备光学超表面依然是科学家们研究的热点问题。在实际应用中，效率是一个重要的表面设计指标。在一些研究中，由于具有明显的优点，例如在近红外和可见光谱范围内与基于器件的金属相比具有低损耗，并且与标准半导体制造兼容，所以全介质超表面被应用于透镜、延迟器、偏振器等技术。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种全介质透射型高效超薄分束器及其制备方法与应用。
5.为实现以上发明目的，本发明采用了如下所述的技术方案：
6.本发明实施例提供了一种全介质透射型高效超薄分束器，其包括结构单元阵列，并且其中的每个结构单元包括：
7.基底，所述基底的材质包括透明介质材料；以及，
8.介质功能层，其设置在基底上，并包括周期化的纳米柱阵列结构，所述介质功能层的材质包括高折射率透明介质材料，所述纳米柱阵列结构包括周期性交替排列的有限个直径不一的柱体，并且所述有限个直径相对较大的柱体和有限个直径相对较小的柱体的排列规则符合广义斯聂耳定律。
9.进一步地，所述周期化的纳米柱阵列结构包括交替排列的有限个第一阵列和有限个第二阵列，每一第一阵列由有限个直径相对较大的柱体沿两根以上平行线排布形成，每一第二阵列由有限个直径相对较小的柱体沿两根以上平行线排布形成，而且每一第一阵列与每一第二阵列相互平行。
10.进一步地，所述纳米柱阵列结构中直径相对较大的柱体、直径相对较小的柱体的
直径均小于所述结构单元的周期。
11.本发明实施例还提供了前述全介质透射型高效超薄分束器的制备方法，其包括：
12.在基底上设置介质功能层，并在所述介质功能层中加工形成周期化的纳米柱阵列结构。
13.进一步地，所述制备方法包括：采用脉冲激光沉积技术在所述基底上形成所述介质功能层。
14.进一步地，所述制备方法包括：在所述介质功能层上形成图案化的光刻胶掩模，并采用感应耦合等离子刻蚀技术对介质功能层进行刻蚀，从而加工出所述的周期化的纳米柱阵列结构。本发明实施例还提供了前述全介质透射型高效超薄分束器于制备光学传感系统、纳米光子器件或集成光学系统中的应用。
15.较之现有技术，本发明的优点包括：
16.1)本发明提供的全介质透射型高效超薄分束器具有优良的分束性能，能够将正常入射的可见光分离成两束出射光，并具有很高的透射效率，波段较宽，其透射效率在450nm-760nm波段平均在80％以上，在532nm处透射效率可达到88％，取得了意想不到的技术效果；
17.2)本发明提供的全介质透射型高效超薄分束器结构简单合理，超薄轻便易集成，低功耗低成本，相对易于制作，纳米柱阵列结构的尺寸参数可调以适应整个可见光波段。
18.3)本发明提供的全介质透射型高效超薄分束器制备方法与现有的半导体制作工艺完全兼容；克服了现有技术需要繁琐的制备过程才能得到分束器的缺陷；所使用的脉冲激光沉积技术是将高功率脉冲激光聚焦于靶材表面，使其产生高温及烧蚀，而产生高温高压等离子体，等离子体定向局域膨胀发射并在衬底上沉积形成薄膜。多种成分沉积，可以在高真空或低压反应气体下进行原子层级的多种成分沉积，所制备的多元氮化物薄膜均匀且非常致密。
19.4)本发明的制备方法原料来源广、制备简易，相比现有技术财力、时间成本更低；并且性能优异，在光学传感系统、先进的纳米光子器件以及集成光学系统中，具有很大的应用价值。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明实施例1中一种全介质透射型高效超薄分束器的立体结构示意图。
22.图2是本发明实施例1中一种全介质透射型高效超薄分束器的结构单元的立体结构示意图。
23.图3是本发明实施例1中一种全介质透射型高效超薄分束器的结构主视图。
24.图4是本发明实施例1中一种全介质透射型高效超薄分束器的结构单元的结构主视图。
25.图5是本发明实施例1中一种全介质透射型高效超薄分束器的结构俯视图。
26.图6是本发明实施例1中一种全介质透射型高效超薄分束器的结构单元的结构俯
视图。
27.图7为本发明实施例1中介质功能层所使用的由脉冲激光沉积技术生长的铝硼氮材料的折射率和消光系数示意图。
28.图8为本发明实施例1中波长为532纳米的单一平面光由全介质透射型高效超薄分束器正下方垂直入射时的透射相位(黑色实线)和透射振幅(灰色虚线)曲线图。
29.图9为本发明实施例1中波长为532纳米的单一平面光由全介质透射型高效超薄分束器正下方垂直入射时，透射光的归一化电场能量分布效果图。
30.图10为本发明实施例1中波长为532纳米的单一平面光由全介质透射型高效超薄分束器正下方垂直入射时，梯度超表面表面的散射光的ey电场强度分布图，虚线定义波前。
31.图11为本发明实施例1中波长为532纳米的单一平面光由全介质透射型高效超薄分束器正下方垂直入射时，透射光的归一化电场能量分布曲线图。
32.图12为本发明实施例1中波长为400-800纳米的光由全介质透射型高效超薄分束器正下方垂直入射时，透射光的透射率曲线图。
33.附图标记说明：1-铝硼氮纳米柱阵列结构，2-二氧化硅基底。
具体实施方式
34.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本发明范围内，本发明的各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
35.本发明实施例的一个方面提供的一种全介质透射型高效超薄分束器，其包括结构单元阵列，并且其中的每个结构单元包括：
36.基底，所述基底的材质包括透明介质材料；以及，
37.介质功能层，其设置在基底上，并包括周期化的纳米柱阵列结构，所述介质功能层的材质为铝硼氮、二氧化钛等高折射率透明介质材料，所述纳米柱阵列结构包括周期性交替排列的有限个直径不一的柱体，并且所述有限个直径相对较大的柱体和有限个直径相对较小的柱体的排列规则符合广义斯聂耳定律。
38.进一步地，每个结构单元的周期是300nm，单元与单元之间紧密连接，距离为零；但是每个结构单元包含顶层的铝硼氮纳米柱以及下层基底，其中，基底结构为长和宽都为300nm的正方形，彼此间没有间隔，相互连接，而顶层的铝硼氮纳米柱在结构单元正中心，纳米柱之间的距离与结构单元周期和自身直径有关，距离为结构单元周期减去相邻的两个纳米柱的半径之和(d＝p-(r1+r2))，相隔距离等于结构单元周期减去纳米柱直径。
39.本发明中，所述介质功能层的材料为铝硼氮、二氧化钛或氮化硅、氮化镓等高折射率透明介质材料，由于铝硼氮的薄膜制作工艺较为成熟，而且价格便宜。因此优选为铝硼氮，厚度为300nm～400nm。
40.在一些实施例中，所述纳米柱阵列结构包括周期性交替排列的有限个直径(长宽度)相对较大的柱体(或长宽相等的立方体)和有限个直径(长宽度)相对较小的柱体(或长宽相等的立方体)，并且所述有限个直径(长宽度)相对较大的柱体(或长宽相等的立方体)和有限个直径(长宽度)相对较小的柱体(或长宽相等的立方体)的排列规则符合广义斯聂
耳定律。进一步地，所述周期化的纳米柱阵列结构包括交替排列的有限个第一阵列和有限个第二阵列，每一第一阵列由有限个直径相对较大的柱体沿两根以上平行线排布形成，每一第二阵列由有限个直径相对较小的柱体沿两根以上平行线排布形成，而且每一第一阵列与每一第二阵列相互平行。
41.进一步地，所述纳米柱阵列结构中直径相对较大的柱体的直径可小于或等于所述结构单元的周期、直径相对较小的柱体的直径必须小于所述结构单元的周期。亦即，所述刻蚀在介质功能层中的纳米结构尺寸必须小于单元周期。结构参数的选取以目标波段的透射效率最大以及分束性能较好为准。
42.进一步地，所述纳米柱阵列结构包括以“aabb”形式周期性交替排列的第一圆柱与第二圆柱。
43.所述刻蚀在介质功能层中的纳米柱阵列结构的由根据广义斯聂耳定律设计的直径相对较大的柱体(也可称为大圆柱)与直径相对较小的柱体(也可称为小圆柱)交替排列构成。针对不同波长，改变圆柱直径，可获得良好的分束功能，直径相对较大的柱体的直径为220nm～300nm，直径相对较小的柱体的直径为60nm～120nm，圆柱高度为300nm～400nm。更进一步地，所述直径相对较大的柱体的直径为240nm～280nm，优选为250nm～270nm，所述直径相对较小的柱体的直径为70nm～110nm，优选为80nm～100nm，所述直径相对较大的柱体和/或直径相对较小的柱体的高度为330nm～370nm。
44.更进一步地，所述直径相对较大的柱体、直径相对较小的柱体为圆柱体或立方体。进一步地，所述柱体均位于结构单元的中心，柱体之间的距离与结构单元周期和自身直径有关，距离为结构单元周期减去相邻的两个柱体的半径之和(d＝p-(r1+r2)。
45.进一步地，所述全介质透射型高效超薄分束器中，每个结构单元的周期为250nm～350nm。这组优化参数，可以使结构达到波段最宽，分束性能较好的优点。
46.进一步地，所述全介质透射型高效超薄分束器还包括基底，所述介质功能层覆设于所述基底上。
47.进一步地，所述基底的材质包括二氧化硅、三氧化二铝等易于集成的透明介质材料。由于二氧化硅基片较为廉价容易获取，因此优选为二氧化硅基片。
48.本发明中，周期化排列的纳米柱阵列结构刻蚀在高折射率透明介质功能层中，在刻蚀的过程中需要保证狭缝刻穿介质层。
49.进一步地，所述全介质透射型高效超薄分束器结构参数对应的工作波段为可见光波段，所述工作波段可根据结构参数的选取进行调制。
50.综上所述，本发明提供的全介质透射型高效超薄分束器具有优良的分束性能，能够将正常入射的可见光分离成两束出射光，并具有很高的透射效率，波段较宽，其透射效率在450nm-760nm波段平均在80％以上，在532nm处透射效率可达到88％，取得了意想不到的技术效果；同时，本发明提供的全介质透射型高效超薄分束器结构简单合理，超薄轻便易集成，低功耗低成本，相对易于制作，纳米柱阵列结构的尺寸参数可调以适应整个可见光波段，制备方法与现有的半导体制作工艺完全兼容；克服了现有技术需要繁琐的制备过程才能得到分束器的缺陷。
51.本发明实施例的另一个方面提供了前述全介质透射型高效超薄分束器的制备方法，其包括：透明介质基底；
52.在所述基底上设置介质功能层，并在所述介质功能层中加工形成周期化的纳米柱阵列结构。进一步地，所述制备方法包括：采用脉冲激光沉积技术在基底上形成所述介质功能层。
53.进一步地，所述制备方法包括：在所述介质功能层上涂覆光刻胶，并采用电子束曝光技术刻出周期性阵列光刻胶结构，之后采用感应耦合等离子技术对介质功能层进行刻蚀，使其图案化，去除余留于所述介质功能层上的光刻胶，从而加工出所述的周期化的纳米柱阵列结构。其中，在一些更为具体的实施方案中，所述制备方法可以包括：
54.首先，在基底上涂上一层光刻胶，利用电子束曝光技术刻出大小直径的纳米孔呈“aabb”交替排列的阵列光刻胶结构，再使用脉冲激光沉积的方法在带有结构的样品上表面上沉积铝硼氮介质材料，再将样品浸没在丙酮溶液中，使光刻胶溶解便在基底上形成了大小直径的纳米柱呈“aabb”交替排列的阵列铝硼氮结构，得到全介质透射型高效超薄分束器。
55.进一步地，在采用脉冲激光沉积法生长出高折射率透明介质功能层之后，直接采用聚焦离子束刻蚀工艺制备大小直径的纳米柱呈“aabb”交替排列的阵列铝硼氮结构，得到全介质透射型高效超薄分束器。
56.其中，在上述技术方案中，采用电子束直接曝光并显影，用感应耦合等离子刻蚀光刻胶，利用丙酮去除残余光刻胶。
57.综上所述，本发明的制备方法原料来源广、制备简易，相比现有技术财力、时间成本更低；并且性能优异，在光学传感系统、先进的纳米光子器件以及集成光学系统中，具有很大的应用价值。
58.本发明实施例的另一个方面还提供了前述全介质透射型高效超薄分束器于制备光学传感系统、纳米光子器件或集成光学系统中的应用。
59.以下结合附图及更为具体的实施例对本发明的技术方案作进一步清楚、完整的解释说明。
60.实施例1
61.参见图1所示，本实施例中一种全介质透射型高效超薄分束器包括直径经过设计的铝硼氮纳米柱按照“aabb”的方式交替排列形成的铝硼氮纳米柱阵列结构1，二氧化硅基底2。一束可见光(450nm—760nm)从器件底部正下方垂直入射到全介质透射型高效超薄分束器，被高效透射为两束同样地可见光，光的频率和极化方向都不发生改变，即为全介质透射型高效超薄分束器。
62.参见图2，构成本实施例的全介质透射型高效超薄分束器的单元结构立体示意图；包括铝硼氮纳米柱阵列结构1，二氧化硅基底2。一束可见光(450nm—760nm)从器件底部正下方垂直入射到全介质透射型高效超薄分束器的单元结构上面，当其他参数固定不变时，透射光的相位和振幅会随铝硼氮纳米柱的直径的变化而变化，但光的频率和极化方向都不发生改变，即为全介质透射型高效超薄分束器的单元结构。
63.参见图3和图4，构成本实施例的全介质透射型高效超薄分束器的主视图和单元结构主视图。其中，铝硼氮纳米柱高度h＝300nm～400nm。
64.参见图5，为本实施例的全介质透射型高效超薄分束器的俯视图。所述刻蚀在介质功能层中的纳米柱阵列结构的由根据广义斯涅耳定律设计的直径相对较大的柱体(也可称
为大圆柱)与直径相对较小的柱体(也可称为小圆柱)交替排列构成。针对不同波长，改变圆柱直径，可获得良好的分束功能，直径相对较大的柱体的直径为240nm～280nm，直径相对较小的柱体的直径为80nm～100nm。
65.参见图6，为构成本实施例的全介质透射型高效超薄分束器的单元结构俯视图。纳米柱单元结构的周期为p＝250nm～350nm；纳米柱的直径为d＝0nm～350nm。首先，使用脉冲激光沉积技术在基底上生长出一层高折射率透明功能介质层。然后涂上一层光刻胶，利用电子束曝光技术刻出大小直径的纳米柱呈“aabb”交替排列的阵列光刻胶结构，再使用反应离子束工艺对功能介质层进行刻蚀，使其图案化，接着去除残余光刻胶得到全介质透射型高效超薄分束器。
66.上述全介质透射型高效超薄分束器的制作方法，包括如下步骤：
67.(1)对基底材料进行清洗去除表面的脏点和油污从而使基底表面具有较好的清洁度以及粘附力；
68.(2)利用脉冲激光沉积在基底上根据工作波长的范围在基底上生长出一层厚度为300～400nm的高折射率透明介质功能层(如铝硼氮、二氧化钛等)；
69.(3)利用旋涂法涂布上一层光刻胶(pmma)；
70.(4)利用电子束曝光光刻技术对光刻胶进行曝光，之后用显影液进行显影，获得大小直径的纳米柱呈“aabb”交替排列的光刻胶阵列结构；
71.(5)使用感应耦合等离子刻蚀工艺以光刻胶阵列结构为掩膜对介质功能层进行刻蚀，使其图案化；
72.(6)将刻蚀过的样品放入盛有丙酮的烧杯中，超声去除残余光刻胶得到全介质透射型高效超薄分束器。
73.图7为利用椭偏仪来测量的利用脉冲激光沉积技术制备的铝硼氮介质薄膜在可见光到近红外波段的折射率和消光系数示意图。从图7中可以看出，该材料在可见光波段有着较高的折射率和极低的消光系数，这说明该材料对光的传输模式有着良好的调节特性并且具有非常低的损耗。适合用来设计和制备光学超表面。
74.图8为利用fdtd solution(canada)软件来模拟计算光场的相位和振幅，选用3d模式搭建结构，在水平方向上设置周期性边界条件。在垂直方向由于多种介质存在，边界条件利用完美匹配层，模拟光源为平面波设置在全介质透射型高效分束器底部正下方，波长为532nm。针对532纳米的结构优化和性能分析，当λ0＝532nm时：p＝300nm，h＝350nm。x方向极化的平面波经过二氧化硅基底垂直入射至铝硼氮纳米柱单元下表面，改变铝硼氮纳米柱的直径同时对透射相位和振幅进行扫描。如图7黑实线所示，通过改变可见光垂直入射下铝硼氮纳米柱的直径提供了相位控制的功能透射相位变化相应情况，表明所提出的铝硼氮纳米柱单元(图2)具有极佳的相位调制作用。从相位响应曲线可以看出，当直径分别为90nm和260nm时，透射相位分别为32
°
和212
°
。这两种单位单元之间的相位差近似等于180
°
。而且，具有180
°
相位差的两种单位单元可以用来构建1位阵列以实现分束器的功能。另一个需要考虑的重要因素是铝硼氮纳米柱单元的透射振幅，它直接影响整个光学元件的效率。图7中的黑虚线显示了改变铝硼氮纳米柱直径时的透射振幅响应，显而易见的是，每个铝硼氮纳米柱单元的透射振幅均在0.9以上，这充分说明着我们的结构具有极高的透射效率。对于1位设计(直径＝90nm，260nm)而言相对应的透射振幅均在0.92左右，这意味着集成后可以获
得一个透射效率极高全介质超表面分束器。
75.图9为本实施例中波长为532纳米的单一平面光由全介质透射型高效超薄分束器正下方垂直入射时，透射光的归一化电场能量分布效果图，从二维远场辐射图中可以看到入射单一平面光经全介质透射型高效超薄分束器后，清楚地形成了两个明确定义的光束，表明介质超表面对单一频率、单一极化方向的可见光的分束功能。
76.图10为模拟的梯度超表面表面的散射ey电场强度分布图，白色虚线定义波前，可以看出，不同直径的介质纳米柱会对透射光的相位和振幅进行调制，通过将直径经过设计大小不一的介质纳米柱以“aabb”的形式阵列化排布，可以使透射光获得特性的发射角度，图中的模拟结果为：透射平面波的透射角均为39.3
°
。
77.图11描绘了在λ0＝632.8nm的x-偏振光照射下，对于梯度超表面的两个透射光束远场辐射的x-z切割能量分布曲线。从图中可以看出，透射光的主瓣能量由于干涉相消变得非常低，旁瓣干涉相长，能量变得极高从而代替主瓣成为主要透射光束。
78.本案发明人还计算了该器件在整个可见光谱的表面透射效率。如图12所示，介质超表面分束系统从450nm到700nm的大部分区域的整体透射效率高于80％，而黑色实心点表明当λ＝532nm的入射光时，整个系统的透射率是88％，这意味着非常低的能量损失。这里介绍的设计过程很简单，同时也是创新的。本案发明人用铝硼氮纳米天线包裹体设计了一个人造的介质超表面，将光束在正确的方向上分离。
79.通过上述实施例可以发现，本发明的全介质透射型高效超薄分束器可根据结构参数进行调制工作波段，其中在450nm～700nm可见光范围的工作效率大于80％。本发明由全介质结构单元阵列组成，覆盖于基底之上并刻蚀在介质功能层中的周期化的纳米柱阵列结构不仅能在超宽的波段范围内进行高效的分光工作，而且避免了对金属的刻蚀，使得制作工艺更为方便快捷。
80.此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书中列出的其它原料和条件等进行了试验，并同样制得了具有优良的分束性能，能够将正常入射的可见光分离成两束出射光，并具有效率较高、波段较宽、结构简单、超薄轻便易集成、低功耗低成本、相对易于制作特点的全介质透射型高效超薄分束器。
81.需要说明的是，在本说明书中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
82.应当理解，以上较佳实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其他实施方式，但凡本领域技术人员因本发明所涉及之技术启示，而采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。