[发明专利]一种对光场振幅与相位均可调的超表面结构

说明书

本发明公开了一种对光场振幅与相位均可调的超表面结构，包括衬底层(1)、振幅调节层(2)以及相位调节层(3)；所述衬底层(1)的下端面和上端面分别设有振幅调节层(2)和相位调节层(3)；所述振幅调节层(2)由若干规格相同但摆放角度各异的椭圆或矩形纳米柱(21)排列组成；所述相位调节层(3)由若干规格不同的椭圆或矩形纳米柱(31)排列组成；所述振幅调节层(2)的纳米柱(21)的摆放角度根据期望的光场的振幅确定，所述相位调节层(3)的纳米柱(31)的尺寸根据期望的光场的相位确定。本发明提供的对光场振幅与相位均可调的超表面结构可实现对振幅与相位的同时调制，有利于对光场进行精细调控。

技术领域

本发明涉及纳米光学领域，具体涉及一种对光场振幅与相位均可调的超表面结构。

背景技术

介质型超表面是光场调控的重要元件。目前许多调控光场的介质型超表面，主要通过相位对光场进行粗略的调控。但是对于光束的精细调控而言，不仅需要调控其相位，还需要调控其振幅。因此，发展对光场振幅与相位均可调的介质型超表面对于光场调控具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种对光场振幅与相位均可调的超表面结构，可以实现对光场的振幅与相位同时调制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种对光场振幅与相位均可调的超表面结构，包括衬底层、振幅调节层以及相位调节层；所述衬底层的下端面和上端面分别设有振幅调节层和相位调节层；所述振幅调节层由若干规格相同但摆放角度各异的椭圆或矩形纳米柱排列组成；所述相位调节层由若干规格不同的椭圆或矩形纳米柱排列组成；所述振幅调节层的纳米柱的摆放角度根据期望的光场的振幅确定，所述相位调节层的纳米柱的尺寸根据期望的光场的相位确定。

进一步地，振幅调节层以及相位调节层均采用高折射率、低损耗材料。

本发明还提供一种利用上述对光场振幅与相位均可调的超表面结构的方法，具体为：

确定在工作波长为λ的线偏振光照射下的振幅分布和相位响应分布要求；

根据振幅分布要求，确定所述振幅调节层的各个纳米柱的摆放角度以获得需要的振幅分布；

根据相位响应分布要求，通过改变相位调节层中对应位置的纳米柱的尺寸获得需要的相位响应分布。

进一步地，对于相位调节层，通过扫描相位调节层的纳米柱的结构建立相位响应数据库，再从相位响应数据库中根据所需相位响应分布选择各个纳米柱的尺寸。

本发明的有益效果在于：本发明提供的对光场振幅与相位均可调的超表面结构可实现对振幅与相位的同时调制，有利于对光场进行精细调控。

附图说明

图1为本发明实施例中超表面结构的总体示意图；

图2为本发明实施例中上层纳米柱、衬底层、下层纳米柱的简单连接示意图；

图3为本发明实施例中单元结构的下层纳米柱的横截面示意图；

图4为本发明实施例中单元结构的上层纳米柱的横截面示意图；

图5为本发明实施例中振幅调节层中的椭圆纳米柱，光场两正交偏振分量的振幅及相位响应随着θ变化的关系示意图；

图6为本发明实施例中相位调节层中的椭圆纳米柱，满足高透射下的覆盖0～2π范围的相位响应对应的长轴和短轴的分布示意图；

图7为对本实施例中的光场振幅与相位均可调的超表面结构与常规的仅进行相位调控的方法的对比结果示意图。

具体实施方式