[发明专利]基于叠层超表面的双档振幅光栅的设计方法

说明书

本发明涉及一种基于叠层超表面的双档振幅光栅的设计方法，包括如下步骤：构建叠层结构单元，叠层结构单元包括基底、设置在基底的第一工作面上的第一纳米砖以及嵌于基底中的第二纳米砖；优化得到第一纳米砖和第二纳米砖的结构参数；构建叠层结构阵列，叠层结构阵列包括多个叠层结构单元，并且建立两种工作模式下的反射光强与第一纳米砖转向角θ₁和第二纳米砖转向角θ₂之间的余弦函数关系，根据所设计的双档振幅光栅的光强调制量的分布和建立的余弦函数关系，得出叠层结构阵列中第一纳米砖转向角θ₁和第二纳米砖转向角θ₂的排布，获得能实现双档振幅型光栅的叠层超表面。本发明制得的光栅可实现任意两种不同类型或不同周期的振幅光栅的功能转换。

技术领域

本发明涉及微纳光学及图像显示的技术领域，具体涉及一种基于叠层超表面的双档振幅光栅的设计方法。

背景技术

振幅光栅是指能对入射光波振幅进行调制的衍射光栅，被广泛应用于光学测量以及控制、光通讯、激光器、光学信息、集成光路、光学互连等领域。按照透射率函数类型振幅光栅可以分为两类：矩形光栅和正弦光栅。对入射光波振幅的调制是按矩形函数变化的光栅称为矩形光栅。透射系数按余弦或者正弦函数变化的光栅称为正弦光栅。当前，单一功能的光栅仅仅具有一种光栅周期，这很大程度上限制了其使用的范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于叠层超表面的双档振幅光栅的设计方法，通过该方法制得的双档振幅光栅不仅仅可以实现不同周期的正弦光栅或者矩形光栅的功能转换，也可以实现矩形光栅和正弦光栅之间的相互功能转换。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种基于叠层超表面的双档振幅光栅的设计方法，包括如下步骤：

构建叠层结构单元，所述叠层结构单元包括基底、设置在所述基底的第一工作面上的第一纳米砖以及嵌于所述基底中的第二纳米砖，所述第一纳米砖与所述第一工作面形成第一纳米砖结构单元，所述第二纳米砖沉积在所述基底内的第二工作面上，所述第二纳米砖与所述第二工作面形成第二纳米砖结构单元，所述第一纳米砖结构单元和所述第二纳米砖结构单元相对设置，以平行于所述基底第一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，所述第一纳米砖上与所述第一工作面平行的面上具有长轴L₁和短轴W₁，所述第二纳米砖上与所述第一工作面平行的面上具有长轴L₂和短轴W₂，第一纳米砖转向角θ₁为第一纳米砖的长轴L₁与x轴方向的夹角，第二纳米砖转向角θ₂为第二纳米砖的长轴L₂与x轴方向的夹角；

优化得到所述第一纳米砖结构单元和所述第二纳米砖结构单元的结构参数；