[發明專利]一種具有雙圖顯示功能的微納波片陣列及其構建方法

有效

• 申請號: 201910745105.2
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110568540B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 李子樂;鄭國興;戴琦;付嬈;鄧娟;鄧聯貴
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02B27/00;G06F30/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

1.一種具有雙圖顯示功能的微納波片陣列的構建方法，其特征在于：包括如下步驟：

1）采用電磁仿真法，以工作波長的線偏振光垂直入射納米結構單元，在工作波長下掃描所述納米結構單元的結構參數，得到工作面和納米磚陣列中多種納米磚的幾何參數，所述幾何參數包括工作面的邊長C以及納米磚的長邊L、寬邊W、高H的尺寸，得出若干單元結構長短邊透過率相同，相位差可覆蓋0至π的范圍；

2）利用電磁仿真得到當偏振方向沿納米磚長邊L方向的光波入射時，透射光的相位改變量為φ_l，當偏振方向沿納米磚寬邊W方向的光波入射時，透射光的相位改變量為φ_s，則納米結構單元等效的波片快慢軸相位差為φ_l-φ_s，當θ=0時該納米結構單元瓊斯矩陣為

；

當入射光偏振方向與x軸夾角為0時，入射光通過納米磚轉角為θ的納米結構單元后，由檢偏方向沿y軸的檢偏器檢偏，得到的光場瓊斯矩陣為

，

即出射光光強為

，

此種情況為第一工作模式；

當入射光偏振方向與x軸夾角為-π/4時，入射光通過納米磚轉角為θ的納米結構單元后，由檢偏方向與x軸夾角為π/4的檢偏器檢偏，得到的光場瓊斯矩陣為

，

即出射光光強為

，

此種情況為第二工作模式；

根據計算可得，兩種工作模式下光強之和為

，

當波片快慢軸相位差在0至π的范圍內變化時，I的取值范圍為0至1；

3）選取兩幅灰度圖像，按照兩幅圖像對應像素灰度之和的最大值進行歸一化，得到兩幅圖像灰度分布分別為I₁、I₂，即max(I₁+I₂)=1；

4）按照I₁+I₂的值選取納米磚陣列中每個納米結構單元的快慢軸相位差，使I=I₁+I₂；

5）設定納米磚陣列中每個納米結構的θ值，使sin²2θ= I₁/(I₁+I₂)；

6）當按照第一工作模式工作時，能顯示出灰度分布為I₁的圖像；當按照第二工作模式工作時，能顯示出灰度分布為I₂的圖像；

所述具有雙圖顯示功能的微納波片陣列包括多個納米結構單元，所述納米結構單元包括方形的工作面和刻蝕在所述工作面的納米磚，將平行于所述工作面相鄰兩條邊的方向分別定義為x軸和y軸建立xoy坐標系，將所述納米磚與工作面平行的面的相鄰兩條邊分別定義為長邊L和寬邊W，所述納米磚的轉向角為納米磚的長邊L與x軸的夾角θ，多個所述納米結構單元中的納米磚以不盡相同的尺寸在多個所述工作面上排列形成納米磚陣列，所述納米磚陣列中每個納米結構單元等效為一個波片，波片快慢軸相位差可以實現0到π內任意值。

2.根據權利要求1所述的具有雙圖顯示功能的微納波片陣列的構建方法，其特征在于：所述工作面采用二氧化硅材料制成，所述納米磚陣列采用二氧化鈦材料制成。

3.根據權利要求1所述的具有雙圖顯示功能的微納波片陣列的構建方法，其特征在于：所述納米磚陣列中每個納米磚的高度相同，長度和寬度不盡相同。

4.根據權利要求1所述的具有雙圖顯示功能的微納波片陣列的構建方法，其特征在于：所述納米磚的長邊L、寬邊W以及高H的尺寸均為亞波長級。