[发明专利]一种近红外圆偏振光成像衍射光学器件

说明书

本发明提供一种近红外圆偏振光成像衍射光学器件，包括：衬底层，具有相对的第一表面和第二表面；第一亚波长光栅，第一亚波长光栅为多个，且多个第一亚波长光栅以阵列形式设置于衬底层的第一表面；第二亚波长光栅，第二亚波长光栅为多个，且多个第二亚波长光栅以阵列形式设置于衬底层的第二表面；每一第一亚波长光栅的尺寸由第一方法确定，每一第二亚波长光栅的尺寸由第二方法确定，以使近红外圆偏振光成像衍射光学器件能够对圆偏振光施加传输相位。本发明用双层超表面实现特定圆偏振光的聚焦成像，且杂散光较少。

技术领域

本发明涉及圆偏振光成像领域，尤其涉及一种近红外圆偏振光成像衍射光学器件。

背景技术

偏振是光的基本属性的一种。物质因其自身属性(如表面特性、粗糙度、阴影和外形等)不同会具有不同的偏振特性(会产生其自身性质决定的特征偏振)。偏振成像是在实时获取目标偏振信息的基础上利用所得到的信息进行目标重构增强的过程，与强度成像、光谱成像、红外辐射成像等技术相比，除了获取传统成像信息外，还能够额外获取偏振信息，是具有巨大应用价值的前沿技术，特别适合于隐身、伪装、虚假目标的探测识别，在雾霾、烟尘、水下等恶劣环境下能提高光电探测装备的目标探测识别能力。

偏振成像模块主要由偏振光学元件、成像元件、感光器件等部件构成，其中偏振光学元件的性能和偏振调控方式很大程度上决定了偏振成像模块的偏振探测能力、时间和空间分辨率、成像效率等关键指标。传统的偏振光学元件是偏振片，偏振片的特点是只允许在一个特定平面内振动的光通过，因此偏振成像模块的具体实现方式包括两种：1、时序式，通过旋转偏振片或者液晶调制的方式分时同像素获取物体的多个偏振信息；2、分光式，通过分孔径、分振幅、分焦面等方式同时不同像素获取目标多个偏振信息。由于时序式主要针对静态成像；而分光式降低了到达每个像素的光能量，导致效率较低；且偏振分光与聚焦成像需要两个光学元件实现，难于集成化和小型化，严重制约了偏振成像的实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种近红外圆偏振光成像衍射光学器件，至少部分解决现有技术中存在的问题。

根据本公开的一个方面，提供一种近红外圆偏振光成像衍射光学器件，其特征在于，包括：

衬底层，具有相对的第一表面和第二表面；

第一亚波长光栅，所述第一亚波长光栅为多个，且多个所述第一亚波长光栅以阵列形式设置于所述衬底层的第一表面；

第二亚波长光栅，所述第二亚波长光栅为多个，且多个所述第二亚波长光栅以阵列形式设置于所述衬底层的第二表面；

每一所述第一亚波长光栅的尺寸由第一方法确定，每一所述第二亚波长光栅的尺寸由第二方法确定，所述第一方法和所述第二方法存在差异，以使所述近红外圆偏振光成像衍射光学器件能够对圆偏振光施加传输相位。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一亚波长光栅为圆柱状；

所述第二亚波长光栅为方柱状。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一亚波长光栅的高度和所述第二亚波长光栅的高度相同。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一方法包括以下步骤：

构建第一相位基-光栅尺寸对应表；

确定所述第一亚波长光栅的数量和每一所述第一亚波长光栅的坐标；

根据所述近红外圆偏振光成像衍射光学器件的工作波长λ、焦距f、直径D要求以及每一所述第一亚波长光栅的坐标，确定每一所述第一亚波长光栅的对应的第一最优相位基；

根据所述第一最优相位基和所述第一相位基-光栅尺寸对应表，确定每一所述第一亚波长光栅的尺寸。

在本公开的一种示例性实施例中，所述构建第一相位基-光栅尺寸对应表，包括：