肖行健，祝世宁，李 涛

（南京大学现代工程与应用科学学院，江苏南京， 210023）

1 引 言

超构透镜是由一系列亚波长尺寸的单元结构组成的新型衍射透镜，与传统的折射透镜相比，其厚度只有光波长量级，具有轻薄的优势[1-2]；而与传统的衍射透镜相比，由于它由亚波长尺寸单元结构组成，能有效抑制高阶衍射，因此具有更高效的调控效率[3-4]。不过，超构透镜继承了传统衍射透镜的色散特性，具有较大的色差，而色差的存在会严重影响透镜在非单色光照明下的成像性能。虽然近年来人们已经发展出一些设计方案用以实现在连续波长范围内消色差的超构透镜（简称为宽谱消色差超构透镜）[5-10]，但是这些方案设计的透镜存在尺寸较小、数值孔径较低或工作带宽过窄的问题。实际上这是由于这些参数之间存在一定的制约关系所致[7,11]。因此，如何设计大尺寸、高数值孔径并且工作带宽较宽的超构透镜仍然是一个挑战。幸运的是，在很多白光成像的实际应用场景中，光电探测器往往并不直接接收整个连续光谱的光场，而是采用滤波器阵列将光场过滤为红绿蓝三色（RGB），然后利用三种单色探测器单元进行接收[12]。此时仅针对几个离散波长进行透镜的消色差设计就能够满足成像系统的要求，同时也可以克服连续波段消色差在器件尺寸和工作效率上的局限。近年来人们提出了一些离散消色差超构透镜的设计方案[13-16]。结果显示，离散消色差超构透镜确实可以突破宽带消色差透镜制约关系的限制，同时实现较大尺寸、较高数值孔径及更高的工作效率。……