Python & MATLAB 到 RCWA仿真实现莫尔变焦超透镜

在传统光学系统中，实现“变焦”往往依赖复杂的机械结构，例如移动透镜组或液体透镜。然而，随着超表面（Metasurface）技术的发展，一种全新的解决方案正在出现——莫尔变焦超透镜（Moiré Varifocal Metalens）。

它通过旋转两层纳米结构相位板，即可实现焦距的连续调节，无需机械轴向移动，大幅降低系统复杂度，同时具备超薄、轻量和高度集成的优势。

本期将结合论文思想，实现：

• 莫尔变焦超透镜的物理原理
• 相位设计方法
• 基于 RCWA（严格耦合波分析） 的仿真流程
• 工程级优化建议

两个具有相似周期结构的相位板叠加，并发生相对旋转 → 产生新的低频“合成相位”。

在超透镜中：每一层是一个相位板（metasurface phase mask），两层叠加后的总相位为：

其中：Rθ，旋转操作；θ，旋转角度。通过旋转角度 θ → 控制等效焦距 f。这种超透镜与传统变焦透镜相比：

二、参考论文

Varifocal Metalens for Optical Sectioning Fluorescence Microscopy，nano letter

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c01114

三、仿真结果