本发明专利技术提出了一种磁光超表面器件及其全息显示仿真方法及装置，其中，磁光超表面器件包括：基底；介质磁光层，设置于基底上；以及多个纳米天线，设置于介质磁光层上；其中，每个纳米天线用于根据预设尺寸调制透射光的振幅和相位，介质磁光层用于调制透射光的偏振面旋转角。本发明专利技术通过在纳米天线与基底之间增设由磁光材料形成的磁光层，使得本发明专利技术的磁光超表面器件具有光的非对称传输特性，进而能够用于实现非对称全息显示，同时本发明专利技术的磁光超表面器件还具有结构简单，加工工艺难度低的优势。加工工艺难度低的优势。加工工艺难度低的优势。
【技术实现步骤摘要】
一种磁光超表面器件及其全息显示仿真方法及装置
[0001]本专利技术涉及微纳光学和全息显示应用
，尤其涉及一种磁光超表面器件及其全息显示仿真方法及装置。
技术介绍
[0002]超表面作为一种人为设计的电磁界面，由亚波长尺寸光学天线阵列构成，通过巧妙设计天线阵列单元能够实现对光的振幅、相位和偏振等特性的灵活调控。它对光的调控并不依赖于光程的积累作用，而是利用亚单元与入射光场共振响应实现，因此，超表面具有高分辨率和多自由度光调制的优势，在微纳全息、光学信息处理、数据存储等领域具有极大的应用潜力。其中，超表面全息技术是基于计算全息原理将物体的振幅和相位信息编码为亚波长尺寸的超原子阵列，从而实现对物体的记录和图像重建，该技术能够解决传统全息技术存在的系统体积大、分辨率低、视场角小等问题。
[0003]然而，作为一种亚波长尺度的二维平面结构，超表面在垂直于样品表面方向上的非对称性较低，导致它对正向和反向传输光的调制效果相同，即具有互易性的传输特性，限制了其在非对称光学系统中的应用。近年来，为了实现光的非对称传输，多层级联的超表面被提出，但是，该方案增加了结构设计的复杂性且提高了器件加工工艺难度。
[0004]因此，一种能够实现光的非对称传输进而能够用于实现非对称全息显示且结构简单的超表面器件是本领域所亟需的。
技术实现思路
[0005]为了能够实现光的非对称传输进而实现非对称全息显示并避免因结构复杂而导致加工工艺难度大的问题，在本专利技术的第一方面，提出了一种磁光超表面器件，包括：基底；介质磁光层，设置于所述基底上；以及多个纳米天线，设置于所述介质磁光层上；其中，每个所述纳米天线用于根据预设尺寸调制透射光的振幅和相位，所述介质磁光层用于调制透射光的偏振面旋转角。
[0006]在一个或多个实施例中，所述纳米天线为矩形柱状，所述纳米天线根据矩形柱长和矩形柱宽调制透射光的振幅和相位。
[0007]在一个或多个实施例中，所述磁光超表面器件包括多个基本单元，每个所述基本单元包括一个纳米天线以及设置于所述纳米天线下方的具有固定区域面积的介质磁光层以及基底，在外部磁场的作用下穿过所述基本单元的第一透射光与第二透射光满足振幅均一且相位差值为0相位、π相位或负π相位；其中，所述第一透射光从所述纳米天线侧入射并从所述基底侧出射，所述第二透射光从所述基底侧入射并从所述纳米天线侧出射。
[0008]在一个或多个实施例中，所述纳米天线的截面积小于所述固定区域面积。
[0009]在一个或多个实施例中，所述磁光层的材料为全介质磁光材料。
[0010]在一个或多个实施例中，所述纳米天线的材料包括透光材料和不透光材料；所述基底为透光材料，包括：二氧化硅。
[0011]在本专利技术的第二方面，提出了一种全息显示装置，所述全息显示装置包括如上述任意一实施例中所述的一种磁光超表面器件，所述全息显示装置配置用于从所述磁光超表面器件的正面或反面入射光源以透射生成不同的全息影像。
[0012]在本专利技术的第三方面，提出了一种磁光超表面器件全息显示仿真方法，所述方法包括：确定第一基本单元，并利用全波矢量方法确定通过所述第一基本单元的正向传输通道的第一透射光的振幅及相位分布，以及通过所述第一基本单元的反向传输通道的第二透射光的振幅及相位分布，其中，所述第一基本单元包括基底、设置于所述基底上的具有预设厚度的磁光层以及设置于所述磁光层上的具有预设尺寸的纳米天线；对所述第一基本单元进行筛选，并获得在外磁场作用下所述第一透射光与所述第二透射光满足振幅均一且相位差值为0相位、π相位或负π相位的第二基本单元；确定将分别由所述磁光超表面器件的正向传输通道和反向传输通道生成的两幅全息图，并根据相位计算全息方法确定所述两幅全息图的对应位置上的像素点的相位值组合，基于所述相位值组合选择对应的第二基本单元以形成所述磁光超表面器件；利用计算全息方法和时域有限差分法基于所述磁光超表面器件的结构分别进行正向传输通道和反向传输通道的傅里叶平面再现像重建以验证所述磁光超表面器件的全息显示效果。
[0013]在一个或多个实施例中，本专利技术的一种磁光超表面器件全息显示仿真方法还包括：调整所述第一基本单元的磁光层的预设厚度，使得在不同外磁场强度作用下，通过所述第一基本单元正向传输通道和反向传输通道的透射光的相位调制范围均覆盖0～2π。
[0014]在一个或多个实施例中，所述确定将分别由所述磁光超表面器件的正向传输通道和反向传输通道生成的两幅全息图，并根据相位计算全息方法确定所述两幅全息图的对应位置上的像素点的相位值组合，基于所述相位值组合选择对应的第二基本单元以形成所述磁光超表面器件，还包括：采用计算全息算法在全息图平面和物平面之间构建迭代循环，并通过振幅替换在迭代循环过程中不断优化全息图，最终获得能够满足设计需求的全息图。
[0015]本专利技术的有益效果包括：本专利技术通过在纳米天线与基底之间增设由磁光材料形成的磁光层，使得本专利技术的磁光超表面器件具有光的非对称传输特性，进而能够用于实现非对称全息显示，同时本专利技术的磁光超表面器件还具有结构简单，加工工艺难度低的优势。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0017]图1为本专利技术实施例的一种磁光超表面器件的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术的磁光超表面器件实施例的使用状态参考图；
[0019]图3为本专利技术的磁光超表面器件实施例的基本单元示意图；
[0020]图4为本专利技术实施例的一种全息显示装置的示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例的一种磁光超表面器件全息显示仿真方法的工作流程图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术实施例进一步详细说明。
[0023]需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
[0024]相较于传统采用多层级联的超表面实现光的非对称传输的方式，本专利技术提出了一种磁光超表面器件，利用磁光材料的非互易性将磁光层与超表面结构复合形成磁光超表面器件从而使得本专利技术的磁光超表面器件具有光的非对称传输特性，并具有结构简单，设计难度低的优势；在应用方面能够用于实现在正向传输通道与反向传输通道显示不同的全息影像。以下将结合附图对本专利技术的方案进行详细阐述。
[0025]请参见图1，图1示出了本专利技术实施例的一种磁光超表面器件的结构，包括：基底100；介质磁光层200，设置于基底100上；以及多个纳米天线300，设置于介质磁光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁光超表面器件，其特征在于，包括：基底；介质磁光层，设置于所述基底上；以及多个纳米天线，设置于所述介质磁光层上；其中，每个所述纳米天线用于根据预设尺寸调制透射光的振幅和相位，所述介质磁光层用于调制透射光的偏振面旋转角。2.根据权利要求1所述的一种磁光超表面器件，其特征在于，所述纳米天线为矩形柱状，所述纳米天线根据矩形柱长和矩形柱宽调制透射光的振幅和相位。3.根据权利要求1或2所述的一种磁光超表面器件，其特征在于，所述磁光超表面器件包括多个基本单元，每个所述基本单元包括一个纳米天线以及设置于所述纳米天线下方的具有固定区域面积的介质磁光层以及基底，在外部磁场的作用下穿过所述基本单元的第一透射光与第二透射光满足振幅均一且相位差值为0相位、π相位或负π相位；其中，所述第一透射光从所述纳米天线侧入射并从所述基底侧出射，所述第二透射光从所述基底侧入射并从所述纳米天线侧出射。4.根据权利要求3所述的一种磁光超表面器件，其特征在于，所述纳米天线的截面积小于所述固定区域面积。5.根据权利要求1所述的一种磁光超表面器件，其特征在于，所述磁光层的材料为全介质磁光材料。6.根据权利要求1所述的一种磁光超表面器件，其特征在于，所述基底为透光材料，包括：二氧化硅。7.一种全息显示装置，其特征在于，所述全息显示装置包括如权利要求1
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6任意一项所述的一种磁光超表面器件，所述全息显示装置配置用于从所述磁光超表面器件的正面或反面入射光源以透射生成不同的全息影像。8.一种磁光超表面器件全息显示仿真方法，其特征在于，所述方法包括：确定多个第一基本单元，并利用全波矢量方法确定通过每个所述第一基本单元的正向传输通道的第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕钰，李拓，邹晓峰，满宏涛，刘凯，王长红，周朗，
申请(专利权)人：苏州浪潮智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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