实现双波长伪彩色编码的多模式超表面及其设计方法与流程

文档序号:20435264发布日期:2020-04-17 22:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种实现双波长伪彩色编码的多模式超表面,其特征在于:

所述超表面材料由能够同时对红光和绿光响应的纳米砖形成纳米砖单元阵列,不同纳米砖单元结构之间的间隔为周期cs,不同位置的纳米砖单元对应不同的转角;

所述纳米砖单元结构对红绿线偏光作用相当于透反射复用起偏器;当入射红绿线偏光沿纳米砖长轴偏振时,红光将反射,绿光将透射;当入射红绿线偏光沿纳米砖短轴偏振时,绿光将反射,红光将透射;

设计纳米砖阵列上每个纳米砖的转角,所述纳米砖的转角由马吕斯定律的变式i=i0cos4θ确定,且在0~90°间分布;当入射红绿光通过一个起偏器再通过所述超表面,反射光再通过一个检偏器,将在超表面材料表面形成彩色纳米印刷图案,所形成的彩色纳米印刷颜色是在红绿之间连续变化的;所述起偏器和检偏器均沿x轴偏振。

2.一种如权利要求1所述实现双波长伪彩色编码的多模式超表面图像显示的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)根据选定的两种入射光波长,通过电磁仿真软件,当入射线偏光垂直照射纳米砖单元时,沿长轴偏振的红光反射效率高,绿光透射效率高;沿短轴偏振的红光透射效率高,绿光反射效率高为目标,优化出纳米砖单元结构的周期cs、纳米砖单元结构的宽度w,长度l,和高度h;

(2)纳米砖转角定义为纳米砖长轴和x轴的夹角,入射光通过偏振方向为x轴的起偏器入射到样片上,反射光再次经过偏振方向为x轴的检偏器,根据马吕斯定律,反射光中红光光强为ir=ir0cos4θ,绿光光强为ig=ig0sin4θ;式中ir0和ig0分别为入射光中红光和绿光的光强;

(3)选定一幅红色灰度图,根据步骤(2)中红反射光光强公式计算阵列上每个纳米砖的转角,转角范围为0~90°;如果采用红色激光源按照步骤(2)中所述光路入射到超表面上,则将复原出选定的红色灰度图;将光源换成红绿激光,结合红光反射光强公式与绿光反射光强公式,即得到一幅红色分量与绿色分量灰度互补的伪彩色图案;

(4)根据步骤(3)中确定的硅纳米砖阵列结构,采用光刻工艺制备实现双波长伪彩色编码的多模式超表面;

(5)根据步骤(4)中得到的超表面,入射光通过起偏器及检偏器后,将在样片表面观察到彩色纳米印刷图案。


技术总结
本发明提供一种实现双波长伪彩色编码的多模式超表面及其设计方法,能够有效将入射线偏光中的红绿分量编码及解码,从而在近场形成一幅伪彩色图案,超表面材料由能够同时对红光和绿光响应的纳米砖单元结构组成。纳米砖单元结构对入射红绿线偏光等效为一个起偏器,透光轴垂直且能实现透反射复用。纳米砖根据转角不同能够有效调节入射线偏光中的红绿分量比例,并在单色灰度值与不同色彩之间建立一种映射,从而在近场形成一幅伪彩色图案。本发明所提供的伪彩色编码多模式超表面能够仅仅通过改变纳米砖的转角实现对入射光中红色分量与绿色分量比例的调制,且体积小、成本低、重量小、设计思路简单,非常适宜于在微型光电体系中应用。

技术研发人员:郑国兴;李嘉鑫;李子乐;单欣;李仲阳
受保护的技术使用者:武汉大学
技术研发日:2019.12.16
技术公布日:2020.04.17
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