[发明专利]一种基于超颖表面复振幅调制的衍射级次选择性激发方法

摘要

本发明公开的一种基于超颖表面复振幅调制的衍射级次选择性激发方法，属于微纳光学领域。本发明通过改变超颖表面纳米矩形柱的结构尺寸，获得目标光场的振幅和动态相位信息，通过确定超颖表面纳米矩形柱方位角θ，实现目标光场的相位调制；将振幅与相位信息相结合，从而实现在单个像素内进行任意的复振幅调控；确定超颖表面的周期，将选定的所有衍射级次对应的傅里叶级次进行叠加，据此设定超颖表面各单元结构的复振幅信息，实现对空间传播衍射级次的选择性激发。本发明具有对目标光场的振幅值进行分阶处理，目标光场相位能够连续变化的优点。本发明能够降低超颖表面设计和加工的复杂程度，广泛应用于光场整形、激光并行加工以及微纳光学检测等领域。

主权项

1.一种基于超颖表面复振幅调制的衍射级次选择性激发方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：通过改变超颖表面纳米矩形柱的结构尺寸实现振幅调制；步骤二：确定超颖表面纳米矩形柱方位角θ，实现目标光场的相位调制；步骤三：基于超颖表面实现在单个像素内进行任意的复振幅调控；步骤四：确定超颖表面的周期，将选定的所有衍射级次对应的傅里叶级次进行叠加，并据此设定超颖表面各单元结构的复振幅信息，即实现对空间传播衍射级次的选择性激发；通过步骤一改变纳米矩形柱的尺寸实现振幅调制，通过步骤二确定纳米矩形柱方位角θ实现目标光场的相位调制，并通过步骤三实现对单个像素结构的复振幅调控；对于各选定的衍射级次，其傅里叶展开式的叠加结果可表示为其中p,q为二维方向上的衍射级次，d_x，d_y为两个方向的周期；根据“META”的图案分布选择对应的各个衍射级次；p,q的值分别在‑5至5和‑7至7之间；由于据此所选的对应结果各级次的最大值在同一位置重叠，即对于任意的m,n,当(x,y)＝(nd_x/p,md_y/q)时，U＝1；这里，该点所对应的值远大于其他位置的数值，因此不利于进行归一化的振幅调制；对各级次进行微小的相位平移，即其中l_c为纳米结构的像素间距；之后，根据公式(2)的振幅和相位值分别选定对应的纳米柱尺寸，并确定所对应的方位角；即可实现衍射级次的选择性激发。