[發(fā)明專利]超表面θ調制器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811311005.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109541748A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)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

一種整合了聚焦透鏡和多色編碼器的超表面θ調制器件。該超表面θ調制器件按照廣義折射定律的相位梯度要求確定相位分布，利用幾何相位調控原理精確排布，由不同旋轉角度的介質的納米柱及襯底構成，當入射圓偏振光垂直照射器件襯底時，該器件可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。本發(fā)明提供了小型超薄的高分辨高效率的介質型平面光學器件，可在小型顯微鏡、便攜式望遠鏡、光譜分析等諸多領域有重要應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于微納光學和光學成像領域，涉及微光學器件、集成光學，特別是一種整合了聚焦透鏡和多色編碼器功能的超表面θ調制器件。

背景技術

光學θ調制在空域對圖像調制，傳統的θ調制編碼多采用取向不同的光柵調制輸入信息，可調制的角度少，分辨率受限，存在解碼后圖像還原質量不高，不同波長信息相互串擾等問題。光學超表面能夠在納米尺度下進行精準的光場調控，包括振幅調控、相位調控、偏振調控等等，具有設計自由度高、體積小和集成化程度高等優(yōu)勢。隨著納米制備技術的發(fā)展，光學超表面技術為光學成像技術帶來了突破性的進步。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了產生多個θ角度調制的編碼成像，提供了一種由不同旋轉角度α介質的納米柱及襯底構成的超表面θ調制器件。本發(fā)明將多色編碼器的和聚焦透鏡的整合到一起，以同時實現編碼功能和聚焦功能。

本發(fā)明技術方案

整合了聚焦透鏡和多色編碼器的超表面θ調制器件，由介質的納米柱及襯底構成，納米柱的排布位置和旋轉角度α按照該器件的相位分布和幾何相位調控原理確定，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。

所述的超表面θ調制器件，對入射光圓偏振光具有無色散的幾何相位調控作用，出射交叉圓偏振光帶有一個非連續(xù)相位調制：Φ＝±2α，該器件可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。

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。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：

本發(fā)明提供的超表面θ調制器件，當圓偏振光垂直從器件襯底入射時，對入射圓偏振光具有無色散的幾何相位調控作用，出射交叉圓偏振光帶有一個非連續(xù)相位調制：Φ＝±2α，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。該器件同時整合了透鏡的聚焦功能和多色編碼器的編碼功能，傳統的多色編碼器是光柵結構，分辨率和θ調制角度受限，采用超表面可提高分辨率并增加θ調制編碼的維度。

附圖說明

圖1是超表面θ調制器件工作原理示意圖。

圖2是由介質的納米柱和襯底構成的能夠對交叉圓偏振光進行調制的、整合了聚焦透鏡和多色編碼器的超表面θ調制器件。其中：(a)是超表面θ調制器件基本單元的主視圖；(b)是超表面θ調制器件基本單元的右視圖；(c)是超表面θ調制器件基本單元的俯視圖；(d)是超表面θ調制器件的完整俯視圖。