一种像素结构、超表面及控制像素结构的方法技术

本发明专利技术提供了一种像素结构、超表面及控制像素结构的方法，其中，该像素结构包括：多个结构相同的相变单元，且多个相变单元以阵列形式排列；相变单元包括激励元件和相变元件，激励元件用于向相变元件施加独立的激励，以改变相变元件的相变态；相变元件包括至少一个由相变材料制作的纳米结构；相变元件的相变态包括晶态和非晶态，像素结构的相变态与像素结构中相变单元的相变态数量之间为一一对应关系。通过本发明专利技术实施例提供的像素结构、超表面及控制像素结构的方法，可以方便地实现像素结构的准连续可调；并且，激励元件能够快速准确地控制相变单元在有限的相变态之间切换，从而能够实现对像素结构快速准确地进行调控。对像素结构快速准确地进行调控。对像素结构快速准确地进行调控。

【技术实现步骤摘要】
一种像素结构、超表面及控制像素结构的方法


[0001]本专利技术涉及光学元件
，具体而言，涉及一种像素结构、超表面及控制像素结构的方法。

技术介绍

[0002]超表面的光学性能主要由两个因素决定：
①
结构单元的几何形状与尺寸；
②
材料的介电常数。当超表面器件制备后，其结构的几何形状与尺寸就难以改变，因此可以通过改变材料的介电常数以实现器件光学性能的调控或重构。相变材料在外加激励(如热、激光、外加电压等)下能够改变物质内部的晶格，可以大幅度地改变介电常数。
[0003]相变材料能够在晶态与非晶态之间相互转换，不同状态的相变材料能够实现不同的调制效果。例如，一束光线入射至相变材料，当相变材料位于非晶态时，出射左旋光向右侧偏转；相变材料位于晶态时，出射光向左侧偏转，实现二值调制。此外，部分方案利用相变材料能够部分晶化的特点，使得非晶态到晶态是一个逐渐变化的过程，从而实现反射相位可连续调控。
[0004]现有的成熟策略是在相变材料的晶态与非晶态之间切换，但其仅为二值调制(仅有两个调控态，也可称为相变态)，应用有限。另一方面，虽然部分晶化解决了传统相变材料只有两个调控态的问题，但晶化度很难控制，精准度低且方案不成熟，不能很好地实现稳定的相位连续可调。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术实施例的目的在于提供一种像素结构、超表面及控制像素结构的方法。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种像素结构，包括：多个结构相同的相变单元，且多个所述相变单元以阵列形式排列；
[0007]所述相变单元包括激励元件和相变元件，所述激励元件用于向所述相变元件施加独立的激励，以改变所述相变元件的相变态；
[0008]所述相变元件包括至少一个由相变材料制作的纳米结构；
[0009]所述相变元件的相变态包括晶态和非晶态；所述像素结构的相变态与所述像素结构中所述相变单元的相变态数量之间为一一对应关系，所述相变态数量包括晶态相变单元的数量和/或非晶态相变单元的数量。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述相变单元的数量不超过25个。
[0011]在一种可能的实现方式中，每个所述相变单元的所述激励元件均包括间隔设置的第一电极和第二电极；所述第一电极与所述第二电极通过所述相变单元的中间件实现电连接；
[0012]所述第一电极与所述第二电极之间能够形成电势差，利用电热转换改变位于所述第一电极与所述第二电极之间的所述中间件的温度，以能够改变所述相变元件的温度。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述中间件包括第一金属反射层；
[0014]所述相变元件位于所述第一金属反射层的反光侧；
[0015]所述第一电极与所述第二电极分别与所述第一金属反射层电连接，并位于所述相变元件的两侧。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述相变单元还包括：第一介质层；
[0017]所述第一介质层位于所述第一金属反射层与所述相变元件之间，并抵接所述第一金属反射层和所述相变元件。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述相变单元还包括：第一绝缘层；
[0019]所述第一绝缘层位于所述第一金属反射层的一侧，所述相变元件、所述第一电极和所述第二电极均位于所述第一金属反射层远离所述第一绝缘层的一侧。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述相变单元还包括：填充物，所述填充物在工作波段透明；
[0021]所述填充物填充在所述相变元件的纳米结构之间。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述中间件包括所述相变元件；
[0023]所述第一电极与所述相变元件的一侧电连接，所述第二电极与所述相变元件的另一侧电连接。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述第一电极为层状结构，且所述第一电极在工作波段透明；
[0025]所述相变元件位于所述第一电极的一侧；所述第二电极与所述相变元件远离所述第一电极的一侧电连接。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述激励元件还包括：连接层，且所述连接层在工作波段透明；
[0027]所述连接层位于所述相变元件远离所述第一电极的一侧，并与所述相变元件电连接；
[0028]所述第二电极位于所述第一电极与所述连接层之间，并与所述连接层电连接。
[0029]在一种可能的实现方式中，多个所述相变单元的所述第一电极共面，且为一体式结构。
[0030]在一种可能的实现方式中，所述相变单元还包括：第二绝缘层；
[0031]所述第二绝缘层位于所述第一电极与所述第二电极之间，并抵接所述第一电极、所述第二电极。
[0032]在一种可能的实现方式中，像素结构还包括：基底；所述基底在工作波段透明；
[0033]多个所述相变单元位于所述基底的至少一侧。
[0034]在一种可能的实现方式中，所述相变单元还包括：第二金属反射层；
[0035]所述第二金属反射层位于所述第一电极远离所述相变元件的一侧，或者，位于所述第一电极与所述相变元件之间；
[0036]所述第二金属反射层靠近所述相变元件的一侧为反光侧。
[0037]在一种可能的实现方式中，所述第一电极包括第三金属反射层；
[0038]所述相变元件位于所述第三金属反射层的反光侧；所述第二电极与所述相变元件远离所述第三金属反射层的一侧电连接。
[0039]在一种可能的实现方式中，多个所述相变单元的所述第三金属反射层共面，且为一体式结构。
[0040]在一种可能的实现方式中，所述相变单元还包括：第三绝缘层；
[0041]所述第三绝缘层位于所述第三金属反射层与所述第二电极之间，并抵接所述第三金属反射层、所述第二电极。
[0042]在一种可能的实现方式中，所述相变单元还包括：能够导电的第二介质层；
[0043]所述第二介质层位于所述第三金属反射层与所述相变元件之间，并抵接所述第三金属反射层和所述相变元件。
[0044]在一种可能的实现方式中，所述第一电极与所述第二电极中的一个具有固定电势。
[0045]在一种可能的实现方式中，具有所述固定电势的电极接地。
[0046]在一种可能的实现方式中，所述纳米结构为偏振不相关结构。
[0047]在一种可能的实现方式中，所述纳米结构包括：纳米圆柱结构、中空纳米柱结构、纳米圆孔结构、纳米环孔结构、纳米方柱结构、纳米方孔结构、纳米方环结构、纳米方环孔结构中的至少一种。
[0048]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种超表面，包括多个如上所述的像素结构，多个所述像素结构以阵列形式排列。
[0049]第三方面，专利技术实施例还提供了一种控制如上述的像素结构的方法，包括：
[0050]预先确定所述像素结构中相变单元的相变态数量与所述像素结构的相变态之间的一一对应关系；
[0051]确定当前调控相位所对应的像素结构的相变态，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像素结构，其特征在于，包括：多个结构相同的相变单元(1)，且多个所述相变单元(1)以阵列形式排列；所述相变单元(1)包括激励元件(10)和相变元件(20)，所述激励元件(10)用于向所述相变元件(20)施加独立的激励，以改变所述相变元件(20)的相变态；所述相变元件(20)包括至少一个由相变材料制作的纳米结构(201)；所述相变元件(20)的相变态包括晶态和非晶态；所述像素结构的相变态与所述像素结构中所述相变单元(1)的相变态数量之间为一一对应关系，所述相变态数量包括晶态相变单元的数量和/或非晶态相变单元的数量。2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述相变单元(1)的数量不超过25个。3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，每个所述相变单元(1)的所述激励元件(10)均包括间隔设置的第一电极(101)和第二电极(102)；所述第一电极(101)与所述第二电极(102)通过所述相变单元(1)的中间件实现电连接；所述第一电极(101)与所述第二电极(102)之间能够形成电势差，利用电热转换改变位于所述第一电极(101)与所述第二电极(102)之间的所述中间件的温度，以能够改变所述相变元件(20)的温度。4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述中间件包括第一金属反射层(301)；所述相变元件(20)位于所述第一金属反射层(301)的反光侧；所述第一电极(101)与所述第二电极(102)分别与所述第一金属反射层(301)电连接，并位于所述相变元件(20)的两侧。5.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述相变单元(1)还包括：第一介质层(401)；所述第一介质层(401)位于所述第一金属反射层(301)与所述相变元件(20)之间，并抵接所述第一金属反射层(301)和所述相变元件(20)。6.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述相变单元(1)还包括：第一绝缘层(501)；所述第一绝缘层(501)位于所述第一金属反射层(301)的一侧，所述相变元件(20)、所述第一电极(101)和所述第二电极(102)均位于所述第一金属反射层(301)远离所述第一绝缘层(501)的一侧。7.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述相变单元(1)还包括：填充物(60)，所述填充物(60)在工作波段透明；所述填充物(60)填充在所述相变元件(20)的纳米结构(201)之间。8.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述中间件包括所述相变元件(20)；所述第一电极(101)与所述相变元件(20)的一侧电连接，所述第二电极(102)与所述相变元件(20)的另一侧电连接。9.根据权利要求8所述的像素结构，其特征在于，所述第一电极(101)为层状结构，且所述第一电极(101)在工作波段透明；所述相变元件(20)位于所述第一电极(101)的一侧；所述第二电极(102)与所述相变元件(20)远离所述第一电极(101)的一侧电连接。
10.根据权利要求9所述的像素结构，其特征在于，所述激励元件(10)还包括：连接层(103)，且所述连接层(103)在工作波段透明；所述连接层(103)位于所述相变元件(20)远离所述第一电极(101)的一侧，并与所述相变元件(20)电连接；所述第二电极(102)位于所述第一电极(101)与所述连接层(103)之间，并与所述连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝成龙，谭凤泽，朱瑞，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：