超透镜及十字线激光仪的制作方法

本发明涉及光束生成，具体而言，涉及一种超透镜及十字线激光仪。

背景技术：

1、十字线激光是一种能够提供垂直关系的线结构光，其在建筑、装修定位、军事、医疗瞄准等场合的定准中有重要应用。

2、目前，生成十字线激光的主流方案可分为单光路和双光路两种方法。其中单光路方法由于无需额外分束及合束操作，从而避免了复杂光路设计在实际应用中可能存在的不稳定性，是一种较好的方式。现有的单光路生成十字线激光的方案也主要有两种。

3、一种方案是：基于双柱透镜生成十字线激光，该方案中使用的调制元件是由一长一短两个相互垂直且独立的柱透镜组成的透镜组，长柱透镜偏心放置，短柱透镜与长柱透镜处于同一平面，经过透镜聚焦后的点状光斑按比例分配到两个柱面镜上，形成十字线激光光束。另一种方案是：利用有两个透镜垂直拼接生成的复合透镜生成十字线激光。

4、双柱透镜的方案对制造装配的要求较高，需要设计精密的机械校准装置，否则容易因功率分配不均而引起线质亮暗不均，结构较复杂，不易于维护和小型化。而复合透镜的方案需要使用具有复杂自由曲面的透镜，对透镜的制作要求较高，成本较大；并且，部分方案中为了实现对入射光束的扩束，复合透镜自身的结构尺寸较大，结构较复杂，不利于光学系统小型化。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种超透镜及十字线激光仪。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种超透镜，包括：基底、多个第一纳米结构和多个第二纳米结构；

3、多个所述第一纳米结构以第一轴线为对称轴，对称分布在所述基底的第一区域；多个所述第二纳米结构以第二轴线为对称轴，对称分布在所述基底的第二区域；所述第一轴线与所述第二轴线垂直；

4、所述第一纳米结构与所述第一轴线之间的距离，与所述第一纳米结构的相位之间的关系具有单调性；

5、所述第二纳米结构与所述第二轴线之间的距离，与所述第二纳米结构的相位之间的关系具有单调性。

6、在一种可能的实现方式中，与所述第一轴线之间距离相同的多个所述第一纳米结构，具有相同的相位梯度；

7、与所述第二轴线之间距离相同的多个所述第二纳米结构，具有相同的相位梯度。

8、在一种可能的实现方式中，所述第一区域的相位分布满足：

9、，或者，；

10、所述第二区域的相位分布满足：

11、，或者，；

12、其中，表示波长，表示所述第一纳米结构与所述第二轴线之间的距离，表示所述第一纳米结构与所述第一轴线之间的距离，表示所述第一纳米结构的相位，表示所述第一区域的焦距；表示所述第二纳米结构与所述第二轴线之间的距离，表示所述第二纳米结构与所述第一轴线之间的距离，表示所述第二纳米结构的相位，表示所述第二区域的焦距。

13、在一种可能的实现方式中，。

14、在一种可能的实现方式中，所述第一区域与所述第二区域之间的分界线，与所述第一轴线或所述第二轴线之间的夹角在30°至60°之间。

15、在一种可能的实现方式中，所述第一轴线与所述第二轴线的交点位于所述基底的中间位置，且所述第一区域与所述第二区域之间的分界线经过所述交点。

16、在一种可能的实现方式中，所述第一区域和所述第二区域是被一条分界线划分出的两个区域；

17、或者，所述第一区域和所述第二区域是被两条分界线划分出的两个区域，所述第一区域和所述第二区域均包含两个不相邻的区域；所述两条分界线相互垂直。

18、在一种可能的实现方式中，所述基底为方形，且所述基底的对角线为所述第一区域与所述第二区域之间的分界线。

19、在一种可能的实现方式中，所述分界线与所述第一轴线之间的夹角为45°或所述分界线与所述第二轴线之间的夹角为45°。

20、第二方面，本发明实施例还提供了一种十字线激光仪，其特征在于，包括：激光源和如上所述的超透镜；所述超透镜位于所述激光源的出光侧；

21、所述激光源用于向所述超透镜发出光斑，入射至所述超透镜的光斑覆盖至少部分第一区域以及至少部分第二区域。

22、在一种可能的实现方式中，十字线激光仪还包括：光束整形器；

23、所述光束整形器设置在所述激光源与所述超透镜之间，所述光束整形器用于将所述激光源发出的光束整形为基模高斯光束。

24、在一种可能的实现方式中，所述光束整形器还用于对所述激光源发出的光束进行准直；

25、或者，所述光束整形器还用于对所述激光源发出的光束进行扩束，且扩束后的光束所对应的等效光源位于所述超透镜的前焦面。

26、本发明实施例上述第一方面提供的方案中，超透镜划分有第一区域和第二区域，且两个区域内的纳米结构分别沿相互垂直的轴线对称分布，使得第一区域和第二区域的相位分布关于垂直的轴线对称，第一区域和第二区域可以为入射光束提供不同方向的光焦度，使得入射光束实现不同方向的偏折，从而形成不同方向的一字线光束，进而可以叠加形成十字线光束。该超透镜为单片式结构，结构简单，不需要传统双光路或双柱透镜方案中复杂的分光、合束操作，不存在多器件组合的装配问题，能够避免复杂的机械结构，降低了十字线生成装置的复杂度；且超透镜本身具有轻薄、可小型化、易集成的优势，此外，超透镜的相位分布可以只在一个方向上变化，相位设计简单，易于实现。

27、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种超透镜，其特征在于，包括：基底（300）、多个第一纳米结构（100）和多个第二纳米结构（200）；

2.根据权利要求1所述的超透镜，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的超透镜，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的超透镜，其特征在于，。

5.根据权利要求1所述的超透镜，其特征在于，所述第一区域（10）与所述第二区域（20）之间的分界线（301），与所述第一轴线（101）或所述第二轴线（201）之间的夹角在30°至60°之间。

6.根据权利要求5所述的超透镜，其特征在于，所述第一轴线（101）与所述第二轴线（201）的交点位于所述基底（300）的中间位置，且所述第一区域（10）与所述第二区域（20）之间的分界线（301）经过所述交点。

7.根据权利要求6所述的超透镜，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的超透镜，其特征在于，所述基底（300）为方形，且所述基底（300）的对角线为所述第一区域（10）与所述第二区域（20）之间的分界线（301）。

9.根据权利要求5所述的超透镜，其特征在于，所述分界线（301）与所述第一轴线（101）之间的夹角为45°或所述分界线（301）与所述第二轴线（201）之间的夹角为45°。

10.一种十字线激光仪，其特征在于，包括：激光源（1）和如权利要求1至9任意一项所述的超透镜（2）；所述超透镜（2）位于所述激光源（1）的出光侧；

11.根据权利要求10所述的十字线激光仪，其特征在于，还包括：光束整形器（3）；

12.根据权利要求11所述的十字线激光仪，其特征在于，所述光束整形器（3）还用于对所述激光源（1）发出的光束进行准直；

技术总结
本发明提供了一种超透镜及十字线激光仪，其中，该超透镜包括：基底、多个第一纳米结构和多个第二纳米结构；多个所述第一纳米结构以第一轴线为对称轴，对称分布在所述基底的第一区域；多个所述第二纳米结构以第二轴线为对称轴，对称分布在所述基底的第二区域；所述第一轴线与所述第二轴线垂直；所述第一纳米结构与所述第一轴线之间的距离，与所述第一纳米结构的相位之间的关系具有单调性；所述第二纳米结构与所述第二轴线之间的距离，与所述第二纳米结构的相位之间的关系具有单调性。本发明实施例提供的超透镜及十字线激光仪，结构简单，且具有轻薄、可小型化、易集成的优势。

技术研发人员：王穗玲,郝成龙,谭凤泽,朱健
受保护的技术使用者：深圳迈塔兰斯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11