【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁波相位调控，特别涉及全金属复合相位超表面及左右旋相位独立调控方法，尤其涉及一种基于广义几何相位和传输相位的全金属反射式复合相位超表面及其左右旋相位独立调控方法。
技术介绍
1、光在各向异性结构中发生自旋-轨道相互作用，产生的正交偏振分量会获得与结构旋转角相关的几何相位，利用几何相位原理设计的超表面器件已广泛应用到聚焦、全息、轨道角动量操控等领域。但纯几何相位超表面只能实现对称的自旋-轨道相互作用，因左右旋圆偏振光相位调制存在共轭对称性，这导致了其调控维度受限。将几何相位和传输相位结合能够实现复合相位调控，可以打破自旋-轨道相互作用对称性，从而实现左旋和右旋相位独立调控。
2、目前，复合相位超表面的工作模式多为透射式，衬底的反射限制了调控效率。mim和全金属反射式超表面虽然可以实现高效的几何相位调控，但实现复合相位调控时难以兼顾效率和传输相位覆盖范围，因此设计并制造能够实现高效复合相位调控的超表面器件仍然面临一定困难。
3、类比于低阶旋转对称单元中的自旋-轨道相互作用，高阶旋转对称单元中也存在自旋-轨道相互作用，并产生高阶几何相位，称为广义几何相位。目前，广义几何相位与传输相位的结合尚未在全金属反射式超表面中被研究，因此有必要提供一种基于广义几何相位和传输相位实现高偏振转换效率和左右旋相位独立调控的复合相位超表面及其调控方法。
技术实现思路
1、为了解决以上技术问题，本专利技术提出了一种全金属复合相位超表面及左右旋相位独立调控方法，其通过将广
2、本专利技术的一方面提供了全金属复合相位超表面，其为基于广义几何相位和传输相位的全金属反射式复合相位超表面，所述超表面自下而上包括：金属衬底层；超表面结构层，包括多个呈周期性排列的金属超构原子，所述金属超构原子为具有三重旋转对称性的y形结构；其中，所述超表面结构层的多个金属超构原子具有相同或不同的面内旋转角以引入自旋相关的广义几何相位调控，所述多个金属超构原子中的y形结构具有相同或不同的臂长和/或臂宽以引入自旋无关的传输相位调控，所述超表面在圆偏振光的入射下能够实现左右旋相位的独立调控。
3、根据本专利技术的一个实施例，所述金属超构原子按照四方晶格形式进行周期性排列，结构周期为p且p<λ0，其中，λ0为入射光的波长，所述入射光位于近红外或中红外波段。
4、根据本专利技术的一个实施例，所述金属超构原子的面内旋转角θ的取值范围为0≤θ≤2π，其中，θ为金属超构原子的y形结构中一条臂与y轴的夹角。
5、根据本专利技术的一个实施例，所述金属超构原子的y形结构中臂长l的取值范围为l<p/2，臂宽w的取值范围为w<p/4。
6、根据本专利技术的一个实施例，所述超表面结构层的厚度h的取值范围为p/2≤h≤2p，所述金属衬底层的厚度d的取值范围为p/8≤d≤p/4。
7、根据本专利技术的一个实施例，所述超表面结构层中金属超构原子的材料包括金、银和铝中的一种，所述金属衬底层的材料包括金、银和铝中的一种。
8、本专利技术的另一方面提供了一种左右旋相位独立调控方法，采用上述全金属复合相位超表面对圆偏振入射光进行左右旋相位的独立调控。
9、根据本专利技术的一个实施例，通过改变所述超表面的超表面结构层中金属超构原子的面内旋转角进行广义几何相位的调控，通过改变所述超表面的超表面结构层中金属超构原子中y形结构的臂长和/或臂宽进行传输相位的调控，实现对圆偏振入射光的左右旋相位独立调控。
10、有益效果：
11、与现有技术相比，本专利技术的基于广义几何相位和传输相位的全金属反射式复合相位超表面通过对复合相位超表面的结构进行设计及优化，结合了广义几何相位和传输相位调控，打破了高阶旋转对称单元中自旋-轨道相互作用对称性，能够实现了左右旋圆偏振光相位的高效独立调控，对高效的多维度光场调控器件具有重要的意义。
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1.一种全金属复合相位超表面，其为基于广义几何相位和传输相位的全金属反射式复合相位超表面，其特征在于，所述超表面自下而上包括：
2.根据权利要求1所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述金属超构原子按照四方晶格形式进行周期性排列，结构周期为p且p<λ0，其中，λ0为入射光的波长，所述入射光位于近红外或中红外波段。
3.根据权利要求1所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述金属超构原子的面内旋转角θ的取值范围为0≤θ≤2π，其中，θ为金属超构原子的Y形结构中一条臂与y轴的夹角。
4.根据权利要求2所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述金属超构原子的Y形结构中臂长l的取值范围为l<p/2，臂宽w的取值范围为w<p/4。
5.根据权利要求2所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述超表面结构层的厚度h的取值范围为p/2≤h≤2p，所述金属衬底层的厚度d的取值范围为p/8≤d≤p/4。
6.根据权利要求1所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述超表面结构层中金属超构原子的材料包括金、银和铝中
7.一种左右旋相位独立调控方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述全金属复合相位超表面对圆偏振入射光进行左右旋相位的独立调控。
8.根据权利要求7所述的左右旋相位独立调控方法，其特征在于，通过改变所述超表面的超表面结构层中金属超构原子的面内旋转角进行广义几何相位的调控，通过改变所述超表面的超表面结构层中金属超构原子中Y形结构的臂长和/或臂宽进行传输相位的调控，实现对圆偏振入射光的左右旋相位独立调控。
...【技术特征摘要】
1.一种全金属复合相位超表面，其为基于广义几何相位和传输相位的全金属反射式复合相位超表面，其特征在于，所述超表面自下而上包括：
2.根据权利要求1所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述金属超构原子按照四方晶格形式进行周期性排列，结构周期为p且p<λ0，其中，λ0为入射光的波长，所述入射光位于近红外或中红外波段。
3.根据权利要求1所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述金属超构原子的面内旋转角θ的取值范围为0≤θ≤2π，其中，θ为金属超构原子的y形结构中一条臂与y轴的夹角。
4.根据权利要求2所述的全金属复合相位超表面，其特征在于，所述金属超构原子的y形结构中臂长l的取值范围为l<p/2，臂宽w的取值范围为w<p/4。
5.根据权利要求2所述的全金属复合相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗先刚，陈琰，区玉中，张飞，蒲明博，李雄，马晓亮，赵泽宇，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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