[发明专利]基于偏振控制的信息复用方法

说明书

本发明涉及一种基于偏振控制的信息复用方法，利用蕴含在Malus定律中的出射光强的简并性，借助于各向异性微纳结构，通过改变入射光和检偏器的偏振态，实现不同图像的转换，包括如下步骤：构建微纳结构单元并确定其结构参数；构建微纳结构阵列，根据在微纳结构阵列的表面设定以偏振方向为α₁的线偏振光入射而显示的第一图像，得出所有转向角组合，基于蕴含在Malus定律中的出射光强的简并性和在微纳结构阵列的表面设定以偏振方向为的线偏振光入射而显示的第二图像，最终确定每个微纳结构的转向角θ。本发明操作简单，仅仅利用一种纳米砖结构即可以实现图像转换功能，且产生的两幅图像没有任何相关性，也无法相互推断，应用领域广泛。

技术领域

本发明涉及微纳光学的技术领域，具体涉及一种基于偏振控制的信息复用方法。

背景技术

机器学习、云计算、大数据等新兴科学技术的出现使得信息复用技术备受关注。其中，基于光的振幅、相位、偏振特性的光学信息复用技术具有很大的潜力。当前的光学信息复用技术大体上可以分为两类，基于光波响应的复用和空间响应复用。前者通过优化微纳结构尺寸使其在不同入射光条件下响应不同，这种方法对加工要求高，且图像很容易失真。空间响应复用是通过交错排布具有独特响应的微纳阵列，这种方法不仅会降低图像分辨率，而且会使得微纳结构阵列不够紧凑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于偏振控制的信息复用方法，该复用方式操作简单，仅仅利用一种尺寸的微纳结构即可以实现图像转换功能，因此在高端防伪、偏振显示、图像隐藏等领域具有很好的发展前景。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种基于偏振控制的信息复用方法，包括如下步骤：

S1：构建微纳结构单元；所述微纳结构单元包括基底以及设置在所述基底工作面上且具有各向异性的微纳砖，以平行于所述工作面的两条边的方向分别设为x轴和y轴建立xoy坐标系，所述微纳砖上与所述工作面平行的面上具有长轴L和短轴W，所述微纳砖的转向角为所述微纳砖的长轴L与x轴的夹角θ；

S2：根据工作波长λ确定所述微纳结构单元的结构参数，所述结构参数包括：所述工作面的边长C以及所述微纳砖的长轴L、短轴W、高H的尺寸，其中，所述微纳砖的长轴L与短轴W尺寸不相等；

S3：构建微纳结构阵列，所述微纳结构阵列包括多个微纳结构单元；设定以偏振方向为α₁的线偏振光入射至所述微纳结构阵列再经过偏振方向与该入射线偏振光偏振方向垂直的检偏器后显示的第一图像，根据出射光强和微纳结构单元的特性得出微纳砖的转向角具有多个出射光强相同的自由度，将具有出射光强相同的多个转向角作为微纳砖转向角的多种候选角度，多种候选角度为：式中，α₁为入射线偏振光的偏振方向，I₀为入射线偏振光的强度，I₁为出射光强，A,B分别为当沿着微纳砖长轴L、短轴W的线偏振光入射时的复透过或反射系数；

再设定以偏振方向为的线偏振光入射至所述微纳结构阵列再经过偏振方向与该入射线偏振光偏振方向垂直的检偏器后显示的第二图像；

然后根据第二图像成像的出射光强要求，确定每个所述微纳结构单元上的所述微纳砖的转向角θ是以多种候选角度中的哪一个角度设置在所述基底工作面上，以使得构建的所述微纳结构阵列既能满足所述第一图像的出射光强要求也能满足所述第二图像的出射光强要求。

进一步地，以偏振方向为的线偏振光入射所述微纳结构阵列并经过偏振方向与该线偏振光偏振方向垂直的检偏器后产生与所述第一图像互补的第三图像，以偏振方向为线偏振光入射所述微纳结构阵列并经过偏振方向与该线偏振光偏振方向垂直的检偏器后产生与所述第二图像互补的第四图像。

进一步地，所述微纳结构单元为纳米量级的超表面材料或者毫米量级的图案化延迟器。