[發明專利]一種圖像集成的超構表面及其設計方法

在審

• 申請號: 202111285174.3
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114167599A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 鄭雅芹;周張凱
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B1/00;G03F7/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 梁嘉琦

本發明公開了一種圖像集成的超構表面設計及制造方法，方法包括：獲取三幅打印圖像和一副全息圖像，將三幅打印圖像設置為相同的大小和分辨率；預設三組入射光場的入射條件；根據入射條件，結合三幅打印圖像第一目標位置的像素強度，確定超構表面第二目標位置三組入射光場對應的三組出射光場的強度；根據三組出射光場的強度，結合三組入射條件，確定超構表面納米單元中納米柱的第一設置參量；根據第一組入射光場的入射條件，結合一副全息圖像的相位控制，確定超構表面納米單元中納米柱的第二設置參量；根據第一設置參量和第二設置參量完成超構表面的預設。本發明實現了三幅打印圖像和一幅全息圖像的集成，可廣泛應用于圖像集成技術領域。

技術領域

本發明涉及圖像集成技術領域，尤其是一種圖像集成的超構表面及其設計方法。

背景技術

圖像集成技術是指對于一個單層結構，可以在不同的條件下，用光學的方式觀察到不同的圖像，包括全息圖像(結構面之外成像)與打印圖像(結構面上成像)。其中，不同的條件包括使用不同的偏振、波長、角度的光來照射樣品，以及采用不同的觀測方式。在信息時代，我們對于硬件的要求也與日俱增，對器件的信息容量的微型化有很高的要求。

高密度一方面要求器件的微型化，另一方面要求信息容量盡可能大。目前的微型化器件以亞波長尺度的超構表面為代表；現有提升超構表面信息容量的方式包括：多路復用像素，相干像素等。但是現有圖像集成技術的調控光場的自由度單一以及信息容量不夠高，同時對自由度的單一調控功能也導致了信息的安全性不高。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種圖像集成的超構表面及其設計方法，能夠實現單層超構表面上三幅打印圖像和一幅全息圖像的集成，從而實現高容量的圖像集成。

本發明實施例的第一方面提供了一種圖像集成的超構表面設計及制造方法，包括：

獲取三幅打印圖像和一副全息圖像，將所述三幅打印圖像設置為相同的大小和分辨率；

預設三組入射光場的入射條件；

根據所述入射條件，結合所述三幅打印圖像第一目標位置的像素強度，確定超構表面第二目標位置所述三組入射光場對應的三組出射光場的強度；

根據所述三組出射光場的強度，結合所述三組入射光場的入射條件，確定所述超構表面納米單元中納米柱的第一設置參量；

根據第一組入射光場的入射條件，結合所述一副全息圖像的相位控制，確定所述超構表面納米單元中納米柱的第二設置參量；

根據所述第一設置參量和所述第二設置參量完成所述超構表面的預設。

可選地，所述預設三組入射光場的入射條件，包括以下至少之一：

預設所述三組入射光場的波長；

預設所述三組入射光場的入射角；

預設所述三組入射光場的偏振。

可選地，所述根據所述入射條件，結合所述三幅打印圖像第一目標位置的像素強度，確定超構表面第二目標位置所述三組入射光場對應的三組出射光場的強度，包括：

根據所述入射條件，結合出射光場的強度表達式，確定所述出射光場的強度，所述出射光場的強度表達式為：

I(θ₁，σ₁，λ₁)＝＝[1+cos(2δ₁)+cos(2δ₂)]²+[sin(2δ₁)+sin(2δ₂)]²，