本技术涉及一种高激光损伤阈值的超构透镜，属于微纳光子学中高能激光光学元件领域。
背景技术：
1、超构表面通过一层亚波长厚度的微纳结构，可对电磁波振幅、相位、波前、偏振等光学参量进行全面调控，从而实现异常折/反射、全息、特种光束生成、偏振转换和聚焦/成像等功能；其中，超构透镜不仅能完美实现传统透镜的衍射极限强度成像功能，还可以仅通过单个器件获取更多维度的目标信息，如偏振、光谱等信息，具有微型化、轻量化、高集成度等优点。
2、然而，超构透镜虽然具有诸多优异的光学性能，但其抗激光损伤能力一般远低于体块光学元件或光学薄膜，这一弊端使其在高能激光系统应用方面受到极大限制。在激光损伤领域，表面缺陷是影响材料激光诱导损伤阈值（lidt）的重要因素之一，当激光照射在超构透镜的微纳结构化表面时，表面的精细亚波长纳米结构可被视为“缺陷”，导致lidt值低于薄膜或块状材料；其次，由于超构透镜设计本身需要如si等折射率较高材料，此类材料带隙宽度普遍较小，材料本身激光诱导损伤阈值（lidt）极低，这使得传统超构透镜难以耐受高能激光；现有技术中，超构透镜普遍使用基底与结构不同材料的异质设计，当高能激光辐照在结构表面时，结构表面会产生大量的热累积，在热累积作用下由于不同材料的结构与基底具有不同的热膨胀系数，两者会出现不同程度的热膨胀，即结构与基底会出现不同程度的形变，这使得器件极易损坏，极大的限制了器件的激光诱导损伤阈值。
3、为了解决上述问题，2022年federico capasso等人利用金刚石设计了单元结构为“高尔夫球座”的反射式超构透镜，所选材料金刚石具有优异的光学和热学特性，带隙宽度较大可达5.5 ev，使得材料本身激光诱导损伤阈值极高，同时“高尔夫球座”式的单元结构设计致使激光辐照结构产生的绝大部分能量被约束在结构表面而非进入结构内部，在具有98%以上高反射率的同时可耐受高达10 kw的连续激光(参见文献：nat commun 13, 2610 ,2022.)，但由于金刚石材料生长难度极高，“高尔夫球座”式的单元结构制备难度极大，使得该种超构透镜总体制作成本过高。2023年yun kai等人利用tio2材料制备了聚焦圆环超构透镜，能够耐受1.1 j/cm2的脉冲激光(参见文献：opt. express 31, 31308, 2023)，但由于只使用了更大禁带宽度的材料而没有做结构方面改进，同时相比于同质块状结构，tio2薄膜生长时会引入大量缺陷，导致超构透镜激光诱导损伤阈值提升有限。
技术实现思路
1、本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种可实现高激光损伤阈值、聚焦效果好，且制备工艺难度较低的超构透镜。
2、为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为提供一种高激光损伤阈值的超构透镜，在gan基底表面一体化排布同质的纳米柱结构阵列，纳米柱阵列的相位分布φ(r, λ0)满足条件：
3、，
4、其中，r为透镜的径向坐标，f为透镜的焦距，λ0为透镜的工作波长；
5、所述纳米柱的构型为方柱、圆柱中的一种或任意组合；纳米柱的边长或直径为0.1～1λ0，高度为0.2～3λ0，周期为0.3～2λ0。
6、本实用新型提供的一种高激光损伤阈值的超构透镜，其纳米柱结构阵列为四方或六方的晶格密排排布；透镜的工作波长为800～1100 nm。
7、本实用新型选择较高折射率且较高带隙宽度的gan材料设计超构透镜，采用基底与结构为同种材料的同质聚焦超构透镜结构，在结构和基底间获得相同的热膨胀系数；包括基底和满足聚焦条件的特定方式排布在基底上的单元纳米柱阵列，阵列中不同位置的单元纳米柱直径或边长各不相同，以满足0～2π的相位梯度；阵列中的每一个单元纳米柱都按照聚焦相位公式排列，可实现高激光损伤阈值的聚焦效果。
8、与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
9、本实用新型提出了一种高激光损伤阈值的超构透镜，以同时兼具高折射率与高带隙宽度的gan材料，获得较高的激光诱导损伤阈值；采用同质结构设计，超构透镜结构与基底具有相同的热膨胀系数，使其在激光照射热量累计时产生相同程度的形变，可大幅提高超构透镜的激光损伤阈值。同时，本实用新型提供的超构透镜，由方柱和圆柱等简单的单元结构构成，具有较低的工艺制备难度，且具备较好的聚焦特性。
1. 一种高激光损伤阈值的超构透镜，其特征在于：在gan基底表面一体化排布同质的纳米柱结构阵列，纳米柱阵列的相位分布φ(r, λ0)满足条件：
2.根据权利要求1所述的一种高激光损伤阈值的超构透镜，其特征在于：所述的纳米柱结构阵列为四方或六方的晶格密排排布。
3. 根据权利要求1所述的一种高激光损伤阈值的超构透镜，其特征在于，透镜的工作波长λ0为800～1100 nm。
