一种结合超表面的双层结构垂直耦合器件及其设计方法

本发明公开了一种结合超表面的双层结构垂直耦合器件及其设计方法，包括：设计超表面的结构；计算超表面中硅纳米块自由空间输入光源下的共振相位响应分布及透过率分布；利用粒子群算法设计均匀光栅，得到光栅的初始结构和耦合角度；设计偏折超表面，根据耦合角度选择单元个数，根据相位梯度、透射响应谱、相位响应谱选择超表面的几何尺寸；将超表面和集成在光栅的包层结构上，完成该垂直耦合器件的设计。本发明能够解决垂直耦合光栅的二阶布拉格反射问题，并为传统的耦合器件设计提供一系列新的自由度，通过结合偏折超表面和光栅耦合能够实现高效率的垂直耦合。