可改变焦距的超透镜

（一）构成超透镜的基本元素的纳米结构。 它由蓝宝石（Al2O3）衬底和在衬底表面形成的长方体氮化镓（GaN）组成。

（二）偏振角θ=0°（x偏振）入射时的焦点和当时的焦距fx。

（三）偏振角0°<θ<90°入射时的聚焦光斑。

（四）偏振角θ=90°（y偏振）入射时的焦点，此时焦距fy。

因此，我们设计了一种不用作透镜的超透镜，方法是在X方向上对偏振光进行类似于透镜形状的相移，并在垂直于其Y方向上对偏振光进行随机相移（图2a）。 赋予这种特殊光学特性的能力是超透镜的最大特点，这是通过抛光传统玻璃或其他材料制成的透镜无法实现的。 当用X偏振光照射该超透镜时，由于透镜中的相移，光聚焦在焦距fx位置。 另一方面，即使照射Y偏振光，光也不会集中并按原样传输（图2c）。 构成这种超透镜的一组纳米结构被称为A组。 另一方面，纳米结构也可以设计成具有随机相移的透镜，用于X偏振和Y偏振光的焦距fy（图2b，d）。 构成这种超透镜的纳米结构组称为B组。

图2.变焦距和生成光斑强度分布的超透镜的相位特性

（一）X偏振光（蓝色）通过超透镜发生类似于凸透镜的相移，光线聚焦，而Y偏振光（红色）则发生随机相移，光线不聚焦。

（二）与（a）相反，光是通过随机相移到x偏振光（蓝色）和类似于凸透镜的相移到y偏振光（红色）来收集的。

（三）（a） 超透镜产生的聚焦光斑。 X偏振聚焦在焦距fx上。

（四）（b） 超透镜产生的聚焦光斑。 Y偏振光聚焦在焦距fy上。

我们将设计一种超透镜，其中这两种类型的纳米结构（A组和B组）集成在单个基板表面上，因此它们不会相互影响。 然后，当 X 偏振光入射到该超透镜上时，光聚焦在焦距 fx 位置，当 Y 偏振光入射时，光聚焦在焦距 fy 位置。 然后，当斜向的偏振光注入时，偏振分量在x方向和y方向上分解，在x方向偏振分量的fx位置和y方向偏振分量的fy位置形成两个光斑。 总光强度分布是两个光点强度的总和。 此时，如果事先设计了fx和fy的值，使原来两个光斑的峰值在相加后不会出现在光强分布中，即距离使得两个峰之间没有发生压痕，则添加的光斑将是fx和fy之间只有一个峰的光斑。 然后，当偏振方向从x方向旋转到y方向时，光斑位置也从fx到fy连续变化（图3）。

图3.变焦距原理