具有表面微纳结构的透射型光学元件及其制备方法和应用与流程

1.一种具有表面微纳结构的透射型光学元件，其特征在于，所述透射型光学元件包括基底，所述基底具有接收和透过入射光的入射端面以及相对的出射端面，所述基底的入射端面及出射端面分别具有形貌渐变的空心体微纳结构周期阵列，所述微纳结构周期阵列包括多个微纳结构单元；所述出射端面的微纳结构单元内填充有高折射率的透明薄膜材料并形成实心体微纳结构周期阵列。

2.如权利要求1所述的具有表面微纳结构的透射型光学元件，其特征在于，所述入射端面的空心体微纳结构周期阵列及出射端面的实心体微纳结构周期阵列的形貌顶部均朝向玻璃基底的内部。

3.如权利要求1所述的具有表面微纳结构的透射型光学元件，其特征在于，所述空心体微纳结构周期阵列的形貌为锥形、台形或高斯面形，其在平面上的底部投影轮廓为圆形、正方形或正多边形，其底部投影的外接圆半径为125nm～350nm，顶部投影的外接圆半径小于等于50nm，周期p为500nm～700nm，占空比大于等于0.5，高度/深度为300nm～400nm。

4.如权利要求1所述的具有表面微纳结构的透射型光学元件，其特征在于，所述基底的材质为冕牌光学玻璃、火石光学玻璃或石英光学玻璃，其折射率为1.45～1.9，其有效区在400nm～1200nm范围内的透过率≥90％；所述透明薄膜材料的折射率须大于玻璃基底的折射率，且对工作波长400nm～1200nm透明。

5.一种具有表面微纳结构的透射型光学元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的具有表面微纳结构的透射型光学元件的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述微纳结构周期性阵列呈六方密排或四方密排分布；所述空心体微纳结构周期性阵列的形貌顶部朝向玻璃基底内部。

7.如权利要求5所述的具有表面微纳结构的透射型光学元件的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述形貌渐变的空心体微纳结构周期阵列包括多个微纳结构单元，微纳结构单元形貌为锥形、台形或者高斯面形的一种，微纳结构单元的底部投影轮廓为圆形、正方形或正多边形，其底部投影的外接圆半径为125nm～350nm，顶部投影的外接圆半径小于等于50nm，周期p为500nm～700nm、高度/深度为300nm～400nm，微纳结构周期性阵列的占空比大于等于0.5；所述超声清洗包括常规超声清洗、酸碱交替超声清洗以及无水乙醇/异丙醇超声清洗；所述酸碱交替超声清洗包括：将稀释的氢氟酸溶液和稀释的强碱溶液进行交替使用的化学腐蚀方法进行超声清洗。

8.如权利要求5所述的具有表面微纳结构的透射型光学元件的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述薄膜的折射率须大于玻璃基底的折射率，且对工作波长400nm～1200nm透明；所述薄膜的材质选自五氧化二钽、五氧化二铌、氧化锆、氧化钇、氧化铝、氧化锌和氧化铈中的一种薄膜或至少两种形成的复合薄膜；步骤s4中，所述具有表面微纳结构的透射型光学元件的入射端微纳结构无填充材料，其出射端微纳结构填充有高折射率的透明薄膜材料。

9.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括光学器件，所述光学器件采用具有表面微纳结构的透射型光学元件；所述透射型光学元件包括基底，所述基底具有接收和透过入射光的入射端面以及相对的出射端面，所述基底的入射端面及出射端面分别具有形貌渐变的空心体微纳结构周期阵列，所述微纳结构周期阵列包括多个微纳结构单元；所述出射端面的微纳结构单元内填充有高折射率的透明薄膜材料并形成实心体微纳结构周期阵列。

10.如权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统为光学成像系统或光信号探测系统。