[发明专利]一种波长和偏振态同时复用的双完美涡旋光束超表面发生器

权利要求书

1.一种波长和偏振态同时复用的双完美涡旋光束超表面发生器，其特征在于：由若干个按照正方形晶格周期性排列的矩形柱单元结构构成，每个矩形柱结构高度相同，长度和宽度不同，矩形柱结构在长度方向和宽度方向具有独立的相位梯度，且相位覆盖范围均为0°～360°，所述矩形柱结构的排布满足其透射波相位能够分别将波长为530nm的x线偏振和波长为660nm的y线偏振入射光束会聚成亮环半径不随拓扑荷变化而变化的完美涡旋光束；

所述矩形柱单元结构的透射波相位满足：

其中，

在上述公式中，x和y表示超表面平面内单元结构的中心点坐标；

公式(2)为螺旋相位板的相位公式，m表示拓扑电荷；

公式(3)为轴棱镜的相位公式，d为轴棱镜周期，它控制完美涡旋光束的亮环半径大小；

公式(4)为傅里叶透镜的相位公式，f为透镜的理论焦距，λ为工作波长。

2.根据权利要求1所述的波长和偏振态同时复用的双完美涡旋光束超表面发生器，其特征在于：选择n个传输相位不尽相同的矩形柱结构作为构建超表面的基本元素，形成双相位梯度分布的超表面阵列。

3.根据权利要求1所述的波长和偏振态同时复用的双完美涡旋光束超表面发生器，其特征在于：所述矩形柱结构由高折射率的二氧化钛材料组成。

4.根据权利要求3所述的波长和偏振态同时复用的双完美涡旋光束超表面发生器，其特征在于：采用石英玻璃作为所述矩形柱结构的基底。

5.根据权利要求1所述的波长和偏振态同时复用的双完美涡旋光束超表面发生器，其特征在于：所述矩形柱结构所在的正方形晶格周期为400nm，所述矩形柱结构位于其所在正方形晶格的中心处。

6.根据权利要求5所述的波长和偏振态同时复用的双完美涡旋光束超表面发生器，其特征在于：所述矩形柱结构的高度为600nm。