超表面彩色矢量复振幅全息元件制造技术

本发明专利技术公开了一种超表面彩色矢量复振幅全息元件，包括面内转角与面内位移量都自由可调的双金属纳米棒单元结构；铝‑二氧化硅‑铝超构光栅结构在可见光范围所产生的偏振选择型衍射效率增强效应；单元结构内两个金属纳米棒面内位移量之和对衍射光相位信息的线性调制关系，两个金属纳米棒旋转角之差对衍射光振幅的正弦型调制关系，两个金属纳米棒旋转角之和对衍射光偏振方向的线性调制关系；基于超构光栅固有色散，利用相位偏移量在衍射级上实现彩色全息的方法。本发明专利技术公开的超表面彩色矢量复振幅全息元件具有制备控制精度要求低、结构简单、调控自由度多等优点，具有同时控制光波相位、偏振、振幅与频率四个参数的强大功能。

Supersurface Color Vector Complex Amplitude Holographic Element

The invention discloses a super-surface color vector complex amplitude holographic element, which comprises a bimetallic nanorod unit structure with freely adjustable in-plane rotation angle and in-plane displacement; polarization-selective diffraction efficiency enhancement effect produced by an Al-SiO_2-Al superstructure grating structure in the visible light range; and phase information of the in-plane displacement sum of two metal nanorods in the unit structure against the diffraction light. The linear modulation relationship of the information, the sinusoidal modulation relationship between the rotation angle difference of two metal nanorods and the polarization direction of the diffraction light, and the method of realizing the color holography at the diffraction level by using the phase offset based on the inherent dispersion of the superstructure grating. The super surface color vector complex amplitude holographic element disclosed by the invention has the advantages of low preparation control accuracy requirement, simple structure and many degrees of freedom of regulation, and has powerful functions of controlling four parameters of light wave phase, polarization, amplitude and frequency simultaneously.

【技术实现步骤摘要】
超表面彩色矢量复振幅全息元件
本专利技术涉及光学全息
，具体涉及一种利用超表面平台实现的彩色矢量复振幅全息元件。
技术介绍
超表面(metasurface)是一种超薄功能层结构，能够通过精确控制光的任意自由度来随意操纵光场。人们已经在超表面平台上实现了大量的光场调控应用，比较典型的包括平面衍射光学元件和平面偏振光学元件，其优势在于它们比传统的光学元件更加紧凑，重量更轻。通过对单个超构原子的散射特性进行设计，超表面可以单独控制光的相位、振幅、偏振和频率，从而可以制造出一些高性能且小巧的纳米光学器件，如高效率的超透镜、宽带偏振器件和高分辨率元全息图等等。全息技术是通过记录特定光波的振幅和相位，并在一定条件下再现得到与原物体逼真的图像再现技术，而基于超表面全息技术的像素单元大小通常为亚波长量级，这种特性在很大程度上提高了衍射器件的分辨率并降低了像素之间的不可调制区域。超表面全息元件是通过超构原子在器件表面形成特定的相位延迟分布以实现不同的功能，利用超表面设计研制的全息元件在保留其超薄特性的前提下，可以实现高效率、宽频段等在传统全息技术下难以实现的目标。然而，对单一光学参数调控的超表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超表面彩色矢量复振幅全息元件，用于实现彩色矢量复振幅全息，其特征在于，所述的超表面彩色矢量复振幅全息元件包括金属基底、电介质隔离层和金属纳米棒阵列，所述的金属纳米棒阵列由一系列的双原子超构分子排列而成，所述的超构分子由两个尺寸一致的、分别具有一定相对面内位移量与面内转角的金属纳米棒构成，所述的金属纳米棒阵列位于所述的电介质隔离层上，所述的电介质隔离层位于所述的金属基底之上，构成金属纳米棒阵列‑电介质隔离层‑金属基底的三明治结构，实现对衍射光的相位信息、振幅、偏振态与频率的同时独立调控，其中，所述的金属基底、电介质隔离层和金属纳米棒阵列的厚度均为纳米量级。

【技术特征摘要】
1.一种超表面彩色矢量复振幅全息元件，用于实现彩色矢量复振幅全息，其特征在于，所述的超表面彩色矢量复振幅全息元件包括金属基底、电介质隔离层和金属纳米棒阵列，所述的金属纳米棒阵列由一系列的双原子超构分子排列而成，所述的超构分子由两个尺寸一致的、分别具有一定相对面内位移量与面内转角的金属纳米棒构成，所述的金属纳米棒阵列位于所述的电介质隔离层上，所述的电介质隔离层位于所述的金属基底之上，构成金属纳米棒阵列-电介质隔离层-金属基底的三明治结构，实现对衍射光的相位信息、振幅、偏振态与频率的同时独立调控，其中，所述的金属基底、电介质隔离层和金属纳米棒阵列的厚度均为纳米量级。2.根据权利要求1所述的超表面彩色矢量复振幅全息元件，其特征在于，所述的金属纳米棒和金属基底的材质为铝；所述的电介质隔离层的材质为二氧化硅。3.根据权利要求1所述的超表面彩色矢量复振幅全息元件，其特征在于，所述的金属纳米棒阵列-二氧化硅隔离层-铝基底的超构光栅结构能够在可见光波段内偏振选择性地抑制反射光中的0级反射，并将-1级衍射效率提高到70％以上。4.根据权利要求1所述的超表面彩色矢量复振幅全息元件，其特征在于，当单元结构内两个金属纳米棒面内位移量之差固定为超构光栅周期一半时，两个金属纳米棒面内位移量之和与衍射光相...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓子岚，叶旋，王帅，李向平，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44