基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法技术

本发明专利技术公开的基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，属于微纳光学和全息技术领域。本发明专利技术实现方法为：设计超颖表面单元结构，超颖表面是由具有不同几何尺寸的介质圆纳米柱阵列构成，通过改变纳米柱单元几何半径和高度，超颖表面对出射光束的相位进行任意地调控；只考虑单个曲面时，根据光线追迹的方法或时域有限差分法FDTD计算出入射光通过曲面的相位分布

Wavefront modulation based on dielectric conformal superglume surface

The method for realizing wavefront modulation based on dielectric conformal superglume surface disclosed by the invention belongs to the field of micro-nano optics and holography technology. The method of realizing the present invention is: designing superglume surface unit structure, superglume surface is composed of dielectric cylinder arrays with different geometric sizes, adjusting the phase of the emitted beam arbitrarily by changing the geometric radius and height of the nano-column unit, and calculating the incident light according to ray tracing method or FDTD method when considering only a single surface. Phase Distribution Through Surface

【技术实现步骤摘要】
基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法
本专利技术涉及一种光学调制的方法，尤其涉及基于介质共形超颖表面对于任意曲面物体的波前进行调制而实现用户定制功能的光学特性的方法，属于微纳光学和全息
所述的用户定制功能的光学特性包括透镜聚焦，可调异常折射，隐身和幻象。
技术介绍
超颖表面是二维超材料的一个新的子范畴，由周期性、准周期性或随机分布的亚波长金属/介质天线组成，可以局部修改电磁波的振幅、相位和偏振。与传统的光学器件(如空间光调制器和衍射光学元件)相比，超颖表面对于波前的调制不依赖于传播路径的相位累积。超颖表面提供了一种通过光与纳米天线的相互作用来调控光场特性的新方法。通过调节纳米天线阵列的几何形状、尺寸和空间方位角，能够灵活调控入射光的波面。此外，与大型光学组件相比，超颖表面具有超薄、低损耗、平面化、柔性和易于制造的优点。在各种类型的超颖表面中，惠更斯超颖表面能够操纵透射波前，同时表现出高透射率。由于介质共形超颖表面可以同时高效地控制光的相位和偏振，它为微型化光学系统提供了通用的平台。由于其独特的光学特性，超颖表面已经取得广泛的应用，如变换光学器件、光束整形、超薄高分辨率全息图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：设计超颖表面单元结构；步骤二：根据用户定制功能计算曲面及超颖表面相位分布；步骤三：根据步骤一设计的超颖表面单元结构和步骤二计算的曲面及超颖表面相位，实现超颖表面单元阵列和相位分布的映射，即实现对超颖表面相位进行编码。

【技术特征摘要】
1.基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：设计超颖表面单元结构；步骤二：根据用户定制功能计算曲面及超颖表面相位分布；步骤三：根据步骤一设计的超颖表面单元结构和步骤二计算的曲面及超颖表面相位，实现超颖表面单元阵列和相位分布的映射，即实现对超颖表面相位进行编码。2.如权利要求1所述的基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，其特征在于：还包括步骤四：根据可穿戴电子产品、医疗设备或光电器件领域所需的用户定制功能，基于介质共形超颖表面实现相应的波前调制，解决可穿戴电子产品、医疗设备或光电器件领域相应技术问题。3.如权利要求2所述的基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，其特征在于：步骤一具体实现方法为,超颖表面由具有不同几何尺寸的各向同性介质圆纳米柱阵列构成；通过改变纳米柱单元几何尺寸，使超颖表面对出射光束的相位和振幅进行任意地调控；所述的几何尺寸包括纳米柱的半径r、高度h以及超颖表面单元的周期P；首先根据曲面曲率选择周期P，通过对电场E随半径r和高度h的二维扫描，使得振幅均一、相位覆盖0～2π，确定圆纳米柱的高度。4.如权利要求3所述的基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，其特征在于：步骤二具体实现方法为，首先只考虑单个曲面时，根据光线追迹的方法或者时域有限差分法计算出入射光通过曲面的相位分布然后根据衍射理论或全息原理分析方法计算出用户定制功能的相位分布从而用介质共形超颖表面补偿两者的相位差5.如权利要求4所述的基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，其特征在于：步骤二所述的用户定制功能包括透镜聚焦、可调异常折射、光学隐身和幻象功能。6.如权利要求4所述的基于介质共形超颖表面实现波前调制的方法，其特征在于：步骤2.1：当实现透镜聚焦功能时，计算曲面及超颖表面相位的实现方法为，首先只考虑单个曲面时，根据光线追迹的方法或者时域有限差分法计算出入射光通过曲面的相位分布然后根据公式(1)所示的衍射理论分析方法计算出用户定制功能的相位分布其中：k0＝2π/λ是自由空间波矢量，f是圆柱透镜的焦距，x表示坐标；根据入射光通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玲玲，王涌天，韩娜，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11