【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学元件，尤其涉及一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统及应用。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、超表面是一种由周期性单元结构组成的亚波长平面材料，通过对构成超表面的微纳结构或进行精心设计，可实现亚波长局域光场的任意操控通过设计实现替代传统光学所具备的功能，如透镜、涡旋光发生器、分束器、全息片、纳米印刷、偏振转换器等。与传统光学元件相比，超表面具有轻量化、设计灵活度高、空间分辨率高、集成度高、与半导体工艺兼容等诸多优势。其中超表面在逐点操纵偏振的能力，为矢量光束生成、编码强度信息的纳米印刷等功能提供了可能。然而此类研究多数没有考虑传播方向，局限在单一入射方向。传播方向是一个重要的光学特征，有利于增加信息编码和拓展功能。而目前考虑双向非对称的调控偏振的工作，只能向一种或几种偏振转换，尚不能实现生成任意线偏振。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统及应用。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，包括两片垂直堆叠的超表面，每片超表面包括包裹材料以及设置在包裹材料内的纳米砖阵列，纳米砖阵列包括多个尺寸一致的纳米砖，每片超表面中相邻纳米砖的中心点间的距离相同，第一片超表面以及第二片超表面中相
4、采用圆偏振光正向入射以及反向入射至双层全介质超表面系统，改变双层全介质超表面系统中纳米砖的转角和尺寸，分别得到具有不同偏振角的线偏振光。
5、本专利技术第二方面提供了一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统在图像显示中的应用，包括：双层全介质超表面系统和0度检偏器；
6、以圆偏振光依次入射至双层全介质超表面系统和0度检偏器，分别得到正向入射时的出射光强以及反向入射时的出射光强与纳米砖转角之间的函数关系，联立方程组得到每片超表面中纳米砖阵列中每个纳米砖转角，通过将纳米砖阵列中的每个纳米砖按得到的各位置处对应的转角值进行排布，得到所需的双层全介质超表面系统。
7、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
8、(1)本专利技术考虑了入射方向对出射光偏振态的影响，可以在正向入射和反向入射的条件下，分别生成任意方向的线偏振光，且二者独立控制。实现了对出射光的偏振方向的解耦。
9、(2)本专利技术通过将强度信息编码进偏振里，可以分别在正向和反向入射时，在检偏器下得到两个不同的具有连续灰度的纳米印刷，实现了正向和反向入射的强度解耦。
10、(3)本专利技术通过对检偏器的角度进行设计，可以进一步解耦光强信息，在正向和反向入射时分别得到两个不同的二值图像，总计可以得到四个二值图像，拓展了信息密度。
11、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，包括两片垂直堆叠的超表面，每片超表面包括包裹材料以及设置在包裹材料内的纳米砖阵列，纳米砖阵列包括多个尺寸一致的纳米砖，每片超表面中相邻纳米砖的中心点间的距离相同，第一片超表面以及第二片超表面中相同位置处对应的纳米砖间隔设置；
2.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，第一片超表面以及第二片超表面中相同位置处对应的纳米砖之间的间隔距离小于一个波长。
3.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，所述第一片超表面中的纳米砖的功能等效为半波片。
4.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，所述第二片超表面中的纳米砖的功能等效为四分之一波片。
5.如权利要求3或权利要求4所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，在工作波长下对双层全介质超表面系统进行优化，得到将第一片超表面中的纳米砖的功能等效为半波片的纳米砖转角和尺寸，以及将第二片
6.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，当圆偏振光正向入射至所述双层全介质超表面系统时，先被第一片超表面的纳米砖转化为交叉偏振的圆偏振，再透过第二片超表面，被第二片超表面转化为线偏振光。
7.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，当圆偏振光反向入射至所述双层全介质超表面系统时，先被第二片超表面的纳米砖转化为线偏振，再透过第一片超表面，被第一片超表面转化线偏振光。
8.如权利要求1-7任一项所述的用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统在图像显示中的应用，其特征在于，包括：双层全介质超表面系统和0度检偏器；
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，正向入射双层全介质超表面系统及0度检偏器时，出射光强与纳米砖转角之间的函数关系为：
10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，还包括45度检偏器；
...【技术特征摘要】
1.一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，包括两片垂直堆叠的超表面，每片超表面包括包裹材料以及设置在包裹材料内的纳米砖阵列，纳米砖阵列包括多个尺寸一致的纳米砖，每片超表面中相邻纳米砖的中心点间的距离相同，第一片超表面以及第二片超表面中相同位置处对应的纳米砖间隔设置；
2.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，第一片超表面以及第二片超表面中相同位置处对应的纳米砖之间的间隔距离小于一个波长。
3.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，所述第一片超表面中的纳米砖的功能等效为半波片。
4.如权利要求1所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，所述第二片超表面中的纳米砖的功能等效为四分之一波片。
5.如权利要求3或权利要求4所述的一种用于双向生成任意线偏振的双层全介质超表面系统，其特征在于，在工作波长下对双层全介质超表面系统进行优化，得到将第一片超表面中的纳米砖的功能等...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳文静，李文龙，高嵩，杨争光，张伟，焦勇，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：
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