【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光束偏转器，特别涉及一种基于相变材料及超表面的片上集成光束偏转器。
技术介绍
1、光束偏转器是一种用于改变激光光束传播方向或角度的装置，目前实现激光偏转的技术有多种，包括液晶空间光调制器、基于微机电系统(mems)的光束偏转器和基于集成光学技术的反射式光束偏转器、折射式光束偏转器等。
2、传统液晶空间光调制器利用液晶材料的光学特性，通过电场调控液晶分子的取向，从而实现激光光波的相位调制和波束控制，其像素尺寸大，相位调制范围有限，且像素之间存在串扰。典型的商用透射液晶空间调制器的像素间距为大，最大视场角小，严重限制了其潜在应用。
3、微机电系统(mems)技术通过微型化机械装置实现对光束的精确控制和调节。基于mems的光束偏转技术，通常采用微小的可移动反射镜或微型驱动系统实现光束的偏转和调节，因此mems镜面可以在较小的空间内实现高精度的光束偏转，适用于对尺寸有限制的场景。但mems设备制造需要精密加工技术和工艺流程，制造成本高；且装置对环境因素，如震动、温度等较为敏感，其可靠性和稳定性较差；mems技术的集成难度高，对控制系统的兼容性也具有较高的要求。
4、集成光学技术将光学波导、光栅、反射镜片等微型化的光学元件集成至单一平台上，通过复杂的光路设计和控制可实现高效的波前调制和波束整形，其在激光雷达和光通信等领域中得到广泛应用。缺点是集成光学器件的性能受到制造工艺和材料特性的影响，器件的波长范围、损耗和传输效率等方面可能存在限制。此外，集成光学器件的制造需要高精度的微纳加工技术，制
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于相变材料及超表面的片上集成光束偏转器，能够有效提升现有超表面器件或者系统光场调控的维度。
2、本专利技术实施例提供一种基于相变材料及超表面的片上集成光束偏转器，至下向上包括：基底层、下包层、像素电极层、微纳结构层、相变材料层、上方电极层和透光包层；
3、其中，所述下包层，所述透光包层与所述微纳结构层构成折射率差，把光限制在波导与超表面层中传播；
4、所述微纳结构层包括硅波导阵列与超表面耦合出光结构，所述像素电极层设置在所述超表面耦合出光结构下方；
5、所述超表面耦合出光结构区域上包层开窗，所述相变材料设置在所述超表面耦合出光结构和所述透光包层之间的间隙以及超表面耦合出光结构之间的间隙中，使得超表面耦合出光结构与相变材料层直接接触，将所述超表面耦合出光结构包裹；
6、所述像素电极层与所述上方电极层形成像素化电场，调控所述相变材料层的光学性质；
7、入射光入射到片上后经过所述硅波导阵列后，通过所述像素电极层向所述相变材料层施加电压使得不同像素间的相变材料折射率不同，使得所述相变材料与所述超表面耦合出光结构对光进行像素化调制，实现在垂直于硅波导阵列方向的光束偏转，出射光最终透过所述透光包层出射至片外。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述基底层为衬底或者cmos背板。
9、在本专利技术的一个实施例中，所述硅波导阵列包括集成光学相控阵和y分支波导，通过所述集成光学相控阵产生波导阵列间的相位差，使得入射光平行进入所述硅波导阵列后，利用所述硅波导阵列间的相位差实现在所述超表面耦合出光区域平行于所述硅波导阵列方向的光束偏转。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述集成光学相控阵为马赫-曾德尔干涉仪时，通过电极对马赫-曾德尔干涉仪两臂的相位差进行调整，产生波导阵列间的相位差；
11、所述集成光学相控阵为环形谐振器时，通过电极对环上的相位进行调整产生波导阵列间的相位差。
12、在本专利技术的一个实施例中，所述集成光学相控阵通过热光效应，等离子体色散，电光效应实现的波导阵列间的相位差。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述相变材料包括液晶材料、vo2材料、gst材料、铌酸锂材料层，根据施加电压的不同，调节材料的相变特性，进而像素化调控出光区域的光束偏转角度。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述超表面耦合出光结构的超表面基本单元为方形和圆柱形。
15、在本专利技术的一个实施例中，所述超表面耦合出光结构为二氧化钛材料。
16、在本专利技术的一个实施例中，所述像素电极层为条形像素电极层，所述条形像素电极层的尺寸为亚波长。
17、在本专利技术的一个实施例中，所述透光包层为ito玻璃。
18、本专利技术实施例的基于相变材料及超表面的片上集成光束偏转器，入射光入射到片上后经过硅波导阵列所述硅波导阵列后，通过所述像素电极层向所述相变材料层施加电压使得不同像素间的相变材料折射率不同，使得所述相变材料与所述超表面耦合出光结构对光进行像素化调制，进而实现在垂直于硅波导阵列方向的光束偏转，出射光最终透过所述透光包层出射至片外。本专利技术能够有效提升现有超表面器件或者系统光场调控的维度。
19、本专利技术附加的方面和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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1.一种基于相变材料及超表面的片上集成光束偏转器，其特征在于，至下向上包括：基底层、下包层、像素电极层、微纳结构层、相变材料层、上方电极层和透光包层；
2.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述基底层为衬底或者CMOS背板。
3.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述集成光学相控阵为马赫-曾德尔干涉仪时，通过电极对马赫-曾德尔干涉仪两臂的相位差进行调整，产生波导阵列间的相位差；
5.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述相变材料包括液晶材料、VO2材料、GST材料、铌酸锂材料层，根据施加电压的不同，调节材料的相变特性，进而像素化调控出光区域的光束偏转角度。
7.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述超表面耦合出光结构的超表面基本单元为方形和圆柱形。
8.根据权利要求1或7所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述
9.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述像素电极层为条形像素电极层，所述条形像素电极层的尺寸为亚波长。
10.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述透光包层为ITO玻璃。
...【技术特征摘要】
1.一种基于相变材料及超表面的片上集成光束偏转器，其特征在于，至下向上包括：基底层、下包层、像素电极层、微纳结构层、相变材料层、上方电极层和透光包层；
2.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述基底层为衬底或者cmos背板。
3.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，所述集成光学相控阵为马赫-曾德尔干涉仪时，通过电极对马赫-曾德尔干涉仪两臂的相位差进行调整，产生波导阵列间的相位差；
5.根据权利要求1所述的片上集成光束偏转器，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的片上集成光束偏...
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