[發明專利]一種基于超構表面的多偏振態產生器

有效

• 申請號: 202010572039.6
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111596402B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王牧;彭茹雯;高雅君;熊翔;陳飛;郝西萍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 向妮

1.一種基于超構表面的多偏振態產生器，其特征在于，包括金屬反射層及依次形成于金屬反射層上的SiO₂層和金屬微結構層；

所述金屬微結構層包括多個周期性分布的結構單元；所述結構單元由N個呈直線排布的微結構組成，所述微結構選自預先設置的微結構庫，相鄰微結構之間的距離為D，結構單元的分布周期為T，T＝D×N；

所述微結構庫中的微結構包括M個不同尺寸的L形結構和M個與L形結構鏡像對稱的L形鏡像結構，所述L形結構兩條邊的長度和寬度均相等；所述微結構具有可將正入射的特定響應波段的線偏振光轉化為圓偏振光的偏振轉換特性，其中，M個L形結構或M個L形鏡像結構產生的圓偏振光的附加相位以2π/M的間隔均勻覆蓋2π，且M個L形鏡像結構產生的圓偏振光手性與M個L形結構相反；

所述多偏振態產生器還被構造為可將正入射的特定響應波段的線偏振光轉變為至少兩束沿不同角度出射的線偏振和/或圓偏振光束。

2.根據權利要求1所述的多偏振態產生器，其特征在于，所述微結構庫包括8個L形結構S_i和8個L形鏡像結構S_i’，i＝1,2,…,8；其中，S_i用于特定響應波段時產生在界面處相位從0到7π/4均勻遞增，間隔π/4的右旋圓偏振態；S_i’用于特定響應波段時產生在界面處相位從0到7π/4均勻遞增，間隔π/4的左旋圓偏振態。

3.根據權利要求2所述的多偏振態產生器，其特征在于，所述特定響應波段為1250-1300nm時，所述L形結構S₁～S₈的邊長和線寬依次為：

500±10nm，145±10nm；410±10nm，40±10nm；235±10nm，50±10nm；300±10nm，30±10nm；

220±10nm，85±10nm；285±10nm，150±10nm；345±10nm，185±10nm；465±10nm，210±10nm；

所述L形結構S₁～S₈的厚度為50±10nm；

所述相鄰微結構之間的距離D為700±20nm；

所述S_iO₂層的厚度為200±10nm。

4.根據權利要求3所述的多偏振態產生器，其特征在于，所述結構單元及其對應的多偏振態產生器包括以下幾種：

1)S₈,S₁,S₂’,S₇’,S₄,S₅,S₆’,S₃’；

所述多偏振態產生器被構造為：將正入射的波長范圍在1250-1300nm內的x方向線偏振光轉變為4束出射光，出射的4束光的偏振態分別為左旋圓偏振、右旋圓偏振、+45°方向線偏振、-45°方向線偏振；

2)S₁,S₈’,S₁,S₈’,S₅,S₄’,S₅,S₄’；

所述多偏振態產生器被構造為：將正入射的波長范圍在1250-1300nm內的x方向線偏振光轉變為4束出射光，出射的4束光的偏振態分別為x方向線偏振、y方向線偏振、+45°方向線偏振、-45°方向線偏振；

3)S₁,S₂,S₅’,S₂’,S₅,S₆,S₁’,S₆’；

所述多偏振態產生器被構造為：將正入射的波長范圍在1250-1300nm內的x方向線偏振光轉變為4束出射光，出射的4束光的偏振態分別為左旋圓偏振、右旋圓偏振、x方向線偏振、y方向線偏振；

所述x方向和y方向是指三維坐標系中的x方向和y方向，L形結構的兩條邊分別與x方向和y方向一致；所述+45°方向和-45°方向分別是指三維坐標系中x-y平面內與x方向夾角+45°的方向和-45°的方向。