[发明专利]一种倍频光场调制方法及调制装置

权利要求书

1.一种倍频光场调制方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据实际所需倍频光场，确定由纳米孔阵列和二维材料薄膜层叠构成的复合超表面中所述纳米孔阵列的排布方式以及入射基频激光；

步骤2、制备复合超表面，并向所述纳米孔阵列的表面入射所述基频激光，所述基频激光经所述纳米孔阵列的调制，得到由不同相位延迟光组成的光场，所述二维材料薄膜在该光场的激发下发射出倍频光场，该倍频光场即为所述所需倍频光场，实现倍频光场的调制。

2.根据权利要求1所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，所述纳米孔阵列的材料为贵金属或介电材料；所述单层二维材料薄膜的材料为过渡金属硫化物和/或类过渡金属硫化物。

3.根据权利要求1所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，所述纳米孔阵列包括在横向上周期性排布的多个纳米孔单元，每个纳米孔单元包括多个各向异性的矩形纳米孔。

4.根据权利要求3所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，所述纳米孔阵列的厚度为30nm～200nm，每个所述纳米孔的长边为160nm～200nm，每个所述纳米孔的短边为160nm～200nm，每个所述纳米孔单元的尺寸为300nm～500nm。

5.根据权利要求3所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，当所述所需倍频光场为偏折光束时，则所述纳米孔阵列的排布方式，具体为：

每个所述纳米孔单元中，依次排列的所有纳米孔的角度沿一个旋转方向呈恒定梯度变化，其中，所述梯度的大小根据所述偏折光束的偏折大小确定。

6.根据权利要求3所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，当所述所需非线性光场为偏振态光束时，则所述纳米孔阵列的排布方式的确定，具体为：

设置每个所述纳米孔单元中依次排列的所有纳米孔的角度沿一个旋转方向呈恒定梯度变化，之后设置所述纳米孔阵列的偶数行的纳米孔镜像翻转并旋转，得到所述纳米孔阵列的排布方式，其中，所述梯度的大小和所述旋转的角度根据所述偏振态光束的偏振方向确定。

7.根据权利要求3所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，当所述所需倍频光场为涡旋光束时，则所述纳米孔阵列的排布方式，具体为：

每个纳米孔单元内，依次排列的所有纳米孔的角度随幅角变化。

8.根据权利要求3所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，当所述所需倍频光场用于全息成像时，则所述纳米孔阵列的排布方式的确定，具体为：

通过迭代算法，计算出全息成像所需的相位分布，基于该相位分布，换算出所需要的各纳米孔的角度，得到所述纳米孔阵列的排布方式。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种倍频光场调制方法，其特征在于，所述基频激光为圆偏激光或线偏激光，则所述步骤1具体为：

当所述基频激光为圆偏激光时，所述纳米孔阵列中的每个纳米孔将产生其旋转角度四倍的相位延迟的倍频左旋光或倍频右旋光；当所述基频激光为线偏激光时，所述每个纳米孔将产生其旋转角度两倍的相位延迟的倍频左旋光和其旋转角度负两倍的相位延迟的倍频右旋光，以此确定所述纳米孔阵列的排布方式，其中，所述旋转角度为相对预设方向的旋转角度。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的倍频光场调制方法的调制装置，其特征在于，包括：激光源，纳米孔阵列，以及二维材料薄膜；

所述纳米孔阵列与所述二维材料薄膜层叠设置；所述激光源设置于所述纳米孔阵列的所述二维材料薄膜相对的一侧。