[發明專利]超表面θ調制器件

在審

• 申請號: 201811311005.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109541748A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 匡登峰;向夢
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B6/126
• 分類號: G02B6/126;G02B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種整合了聚焦透鏡和多色編碼器的超表面θ調制器件，其特征在于該器件按照廣義折射定律的相位梯度要求，由利用幾何相位調控原理精確排布的不同旋轉角度的介質納米柱和襯底構成，該器件在直角坐標系下的相位分布為：

其中：λ是入射光波長，f是設計的焦距，是器件上任意一點到器件中心的距離，θ是調制角度，是調制的方位角。

當圓偏振光垂直從器件襯底入射時，該器件將不同波長的出射光信息按空間方位記錄到同一焦平面上，實現對景物的θ調制編碼。

2.根據權利要求1所述的超表面θ調制器件，其特征在于構成該器件的介質的納米柱及襯底單元具有無色散的幾何相位調控功能。當圓偏振光從襯底垂直入射單元，出射光可表示為：

其中：入射圓偏振光t_x、t_y分別為介質柱材料兩個主軸的復透射振幅，α分為納米柱的旋轉角度，+和-分別表示左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。出射光一部分與入射光偏振態相同，另一部分與入射光偏振態相反，并且具有一個非連續相位調制：Φ＝±2α。通過從0到π旋轉角α，其交叉偏振光(與入射圓偏振光的旋向相反)的相位可以覆蓋整個0到2π范圍。這種交叉偏振光的相位調制是無色散的，相位調制不隨波長的變化而變化，只和納米柱旋轉的角度α有關，保證該器件在寬帶使用中的效率。

3.根據權利要求1或2所述的超表面θ調制器件，其特征在于可選取多個調制角度θ。通過改變納米柱長寬及襯底尺寸能夠得到對不同波長響應的單元，將多個單元構成元胞組合成超表面θ調制器件，選擇響應波長λ和調制角度θ，按照該器件的相位分布排布納米柱的位置和旋轉角度α，可實現多個θ角度的調制。

4.根據權利要求1或2所述的超表面θ調制器件，其特征在于同時具備多色編碼器的編碼功能和透鏡的聚焦功能，并且該器件厚度在波長量級。

5.根據權利要求1或2所述的超表面θ調制器件，其特征在于介質的納米柱和襯底的折射率在響應波長存在較大差異，納米柱采用大折射率材料，如：氮化鎵、二氧化鈦、氮化硅、硅等。