[发明专利]基于级联超颖表面全息术的旋转复用方法

权利要求书

1.基于级联超颖表面全息术的旋转复用方法，其特征在于：包括如下步骤：

使用迭代的梯度下降优化算法得到构成旋转复用级联超颖表面系统的两张超颖表面全息图A和B的相位分布；所述的两张超颖表面全息图A和B各自对应一个彼此独立的再现像；且当两张超颖表面全息图以预设距离进行堆叠时，还能够根据不同的相对面内旋转角度再现出多个全新的再现像；

使用迭代的梯度下降优化算法得到构成旋转复用级联超颖表面系统的两张超颖表面全息图A和B的相位分布，包括如下步骤：

步骤一、计算超颖表面全息图A级联之前对应的再现像C₁，将再现像C₁与A的目标图像进行对比，计算均方误差E₁；

步骤二、计算超颖表面全息图B级联之前对应的再现像C₂，将再现像C₂与B的目标图像进行对比，计算均方误差E₂；

步骤三、当超颖表面全息图A与超颖表面全息图B进行级联时，将超颖表面全息图B绕其自身几何中心的法线进行原位旋转，获得对应N个不同相对面内旋转角度的N个级联超颖表面系统的N个再现像C_{3_1}，C_{3_2}，…，C_{3_N},分别将再现像C_{3_1}，C_{3_2}，…，C_{3_N}与各自的目标图像进行对比，计算均方误差E_{3_1}，E_{3_2}，…，E_{3_N}；

步骤四、将均方误差E₁、E₂和E_{3_1}，E_{3_2},…,E_{3_N}加在一起，获得总误差；

步骤五、通过步骤四所得总误差得到梯度：所述梯度为总误差对两张超颖表面全息图A和B的相位分布的导数；

步骤六、依据步骤五所得梯度，基于Adam梯度下降优化算法对两张超颖表面全息图A和B的相位分布进行更新；

步骤七、重复步骤一到步骤六，进行多次迭代，在迭代优化过程中不断更新超颖表面全息图的相位分布，确保最终将梯度收敛至局部最优，找到一组使总误差最小的超颖表面全息图的相位分布。

2.实现如权利要求1所述方法的级联超颖表面，其特征在于：由反旋圆偏振透射率高的介质纳米天线排布构成；使用所述介质纳米天线编码总误差最小的超颖表面全息图的空间相位分布：所述介质纳米天线排布为空间阵列，通过自身不同面内方位角调制所述空间相位分布。

3.如权利要求2所述级联超颖表面，其特征在于：所述的介质纳米天线为非晶硅纳米棒天线。

4.如权利要求3所述级联超颖表面，其特征在于：所述的非晶硅纳米棒天线的形状和尺寸通过严格耦合波分析法或时域有限差分法确定。

5.制备如权利要求2所述的级联超颖表面的方法，其特征在于：通过沉积、光刻、剥离和蚀刻方法将介质纳米天线构成的全介质超颖表面全息图A和B加工在不同的玻璃基底上；所述的全介质超颖表面全息图A和B可以通过透镜在远场重建出彼此独立的再现像；同时，当全介质超颖表面全息图A和B以预设距离进行堆叠，组成级联超颖表面系统时，在N个相对面内旋转角度下可以产生N个全新的再现像，实现基于级联超颖表面全息术的旋转复用。