[发明专利]一种可调超表面系统

权利要求书

1.一种可调超表面系统，其特征在于，包括：波前调制器(10)、光学聚焦装置(20)和超表面结构(30)，所述超表面结构(30)包括多个由相变材料制成的纳米结构(301)，所述相变材料的相变态包括晶态和非晶态；

所述波前调制器(10)位于所述光学聚焦装置(20)远离所述超表面结构(30)的一侧，用于对射入的控制光线进行波前调制，并向所述光学聚焦装置(20)出射波前调制后的控制光线；

所述光学聚焦装置(20)用于对所述波前调制后的控制光线进行聚焦，形成多个光焦点；

所述超表面结构(30)位于多个所述光焦点形成的光焦面处，且至少部分所述纳米结构(301)与所述光焦点位置对应；所述超表面结构(30)用于对射入的工作光线进行相位调制，且所述工作光线的光路与所述波前调制器(10)、所述光学聚焦装置(20)不重叠。

2.根据权利要求1所述的可调超表面系统，其特征在于，所述超表面结构(30)还包括透明基底(302)；多个所述纳米结构(301)位于所述透明基底(302)的一侧；

所述纳米结构(301)靠近所述透明基底(302)的一端与所述光焦点位置对应。

3.根据权利要求2所述的可调超表面系统，其特征在于，所述超表面结构(30)还包括金属反射层(303)；

所述金属反射层(303)位于所述纳米结构(301)与所述透明基底(302)之间，且所述金属反射层(303)靠近所述纳米结构(301)的一侧为反光侧。

4.根据权利要求3所述的可调超表面系统，其特征在于，所述波前调制器(10)、所述光学聚焦装置(20)位于所述金属反射层(303)远离所述纳米结构(301)的一侧。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的可调超表面系统，其特征在于，所述超表面结构(30)还包括多个光热转换结构(304)；

多个所述光热转换结构(304)位于所述透明基底(302)靠近所述纳米结构(301)的一侧，且所述光热转换结构(304)与所述纳米结构(301)的位置一一对应；

所述光热转换结构(304)用于将射入的控制光线的光能转换为热能。

6.根据权利要求2-4任意一项所述的可调超表面系统，其特征在于，所述超表面结构(30)还包括介质匹配层(305)；

所述介质匹配层(305)位于所述纳米结构(301)与所述透明基底(302)之间，并抵接所述纳米结构(301)。

7.根据权利要求2-4任意一项所述的可调超表面系统，其特征在于，所述超表面结构(30)还包括填充材料(306)，所述填充材料(306)在工作波段透明；

所述填充材料(306)填充在所述纳米结构(301)之间，且所述填充材料(306)的折射率与所述纳米结构(301)的折射率之间的差值不小于0.5。

8.根据权利要求1所述的可调超表面系统，其特征在于，所述光学聚焦装置(20)的数值孔径大于预设阈值；

在所述光学聚焦装置(20)的数值孔径为所述预设阈值的情况下，所述光学聚焦装置(20)在所述超表面结构(30)上所形成的所述光焦点的尺寸不大于所述纳米结构(301)的周期。

9.根据权利要求8所述的可调超表面系统，其特征在于，所述预设阈值大于或等于0.6。

10.根据权利要求1或8所述的可调超表面系统，其特征在于，所述光学聚焦装置(20)的波像差小于0.3λ，λ表示所述控制光线的波长。

11.根据权利要求1所述的可调超表面系统，其特征在于，所述光学聚焦装置(20)包括：组合透镜；

所述组合透镜由多个透镜组成；或者，由至少一个透镜和至少一个超透镜组成；或者，由多个超透镜组成。