[发明专利]基于超表面阵列结构的灰度掩模复用技术

摘要

本发明属于微纳光学技术领域及光学元件加工制造领域，公开了一种基于超表面阵列结构的灰度掩模复用技术，首先设计像素单元二值掩模，每个像素单元包含N×N个纳米砖单元结构，纳米砖单元结构只有0和1两种透过率，然后保持像素单元内的纳米砖单元结构个数不变，通过改变像素单元二值掩模透过部分的纳米砖单元结构的个数来控制像素单元的透射率，从而实现像素单元的灰度调制。此外，通过改变入射线偏振光的偏振状态，灰度掩模的像素单元透射率发生改变，实现灰度掩模复用。

主权项

1.一种基于超表面阵列结构的灰度掩模复用技术，其特征在于：首先设计像素单元二值掩模，每个像素单元包含N×N个纳米砖单元结构(1)，纳米砖单元结构(1)只有0和1两种透过率，然后保持像素单元内的纳米砖单元结构(1)个数不变，通过改变像素单元二值掩模透过部分的纳米砖单元结构(1)的个数来控制像素单元的透射率，从而实现像素单元的灰度调制；此外，通过改变入射线偏振光的偏振状态，灰度掩模的像素单元透射率发生改变，实现灰度掩模复用；/n具体包括以下步骤：/n1)优化设计可等效为微型起偏器的纳米砖单元结构(1)：确定工作波长，通过电磁仿真软件优化纳米砖单元结构(1)的尺寸参数，使得工作波长下任意偏振态的线偏振光正入射至纳米砖单元结构(1)时，沿纳米砖单元结构(1)的长轴方向振动的线偏振光分量透过率最小，同时沿纳米砖单元结构(1)的短轴方向振动的线偏振光分量透过率最大；/n2)纳米砖单元结构(1)对应的透过率编码：选取方向角Φ为22.5°、67.5°、112.5°和157.5°的四种纳米砖单元结构(1)，入射光为θ＝0°和θ＝45°的线偏振光；当入射光为θ＝0°的线偏振光时，所述四种方向角的纳米砖单元结构(1)对应的透过率分别为0、1、1、0；当入射光为θ＝45°的线偏振光时，所述四种方向角的纳米砖单元结构(1)对应的透过率分别为0、0、1、1，即当入射线偏振光偏振态改变时，纳米砖单元结构(1)对应的透过率也会发生改变，可以形成00、10、11、01四种编码；/n3)设计像素单元二值掩模实现灰度调制：像素单元二值掩模包含N×N个纳米砖单元结构(1)，改变透过部分的纳米砖单元结构(1)的个数K来控制像素单元的透射率，其中K＝0，1，2，…N