[發明專利]實現雙波長偽彩色編碼的多模式超表面及其設計方法

有效

• 申請號: 201911291855.3
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111025666B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 鄭國興;李嘉鑫;李子樂;單欣;李仲陽
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B27/00;G09F3/02
• 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: 艾小倩

1.一種實現雙波長偽彩色編碼的多模式超表面，其特征在于：

所述超表面材料由能夠同時對紅光和綠光響應的納米磚形成納米磚單元陣列，不同納米磚單元結構之間的間隔為周期CS，不同位置的納米磚單元對應不同的轉角；

所述納米磚單元結構對紅綠線偏光作用相當于透反射復用起偏器；當入射紅綠線偏光沿納米磚長軸偏振時，紅光將反射，綠光將透射；當入射紅綠線偏光沿納米磚短軸偏振時，綠光將反射，紅光將透射；

設計納米磚陣列上每個納米磚的轉角，所述納米磚的轉角由馬呂斯定律的變式I＝I₀cos⁴θ確定，且在0～90°間分布；當入射紅綠光通過一個起偏器再通過所述超表面，反射光再通過一個檢偏器，將在超表面材料表面形成彩色納米印刷圖案，所形成的彩色納米印刷顏色是在紅綠之間連續變化的；所述起偏器和檢偏器均沿x軸偏振。

2.一種如權利要求1所述實現雙波長偽彩色編碼的多模式超表面圖像顯示的設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)根據選定的兩種入射光波長，通過電磁仿真軟件，當入射線偏光垂直照射納米磚單元時，沿長軸偏振的紅光反射效率高，綠光透射效率高；沿短軸偏振的紅光透射效率高，綠光反射效率高為目標，優化出納米磚單元結構的周期CS、納米磚單元結構的寬度W，長度L，和高度H；

(2)納米磚轉角定義為納米磚長軸和x軸的夾角，入射光通過偏振方向為x軸的起偏器入射到樣片上，反射光再次經過偏振方向為x軸的檢偏器，根據馬呂斯定律，反射光中紅光光強為I_R＝I_R0cos⁴θ，綠光光強為I_G＝I_G0sin⁴θ；式中I_R0和I_G0分別為入射光中紅光和綠光的光強；

(3)選定一幅紅色灰度圖，根據步驟(2)中紅反射光光強公式計算陣列上每個納米磚的轉角，轉角范圍為0～90°；如果采用紅色激光源按照步驟(2)中的光路入射到超表面上，則將復原出選定的紅色灰度圖；將光源換成紅綠激光，結合紅光反射光強公式與綠光反射光強公式，即得到一幅紅色分量與綠色分量灰度互補的偽彩色圖案；

(4)根據步驟(3)中確定的硅納米磚陣列結構，采用光刻工藝制備實現雙波長偽彩色編碼的多模式超表面；

(5)根據步驟(4)中得到的超表面，入射光通過起偏器及檢偏器后，將在樣片表面觀察到彩色納米印刷圖案。