本发明涉及超表面设计，尤其是一种液晶超表面结构及一种光控取向层的制备方法。
背景技术：
1、超表面是是一类由亚波长人工微结构单元组成的二维平面阵列结构，可用于操纵入射电磁波的相位、偏振和振幅等光学特性从而实现对光场的波前调控。超表面可以将传统的光学元件重新设计成轻薄化、扁平化、具有多种功能的可集成光学元件，从而减小元件的体积、降低生产成本和光学系统复杂性，还具备着灵活的光场调控能力，从而引入了新的光学功能。与传统光学器件相比，超表面光学器件的最吸引人的优势是其具有独立操控多通道波前的能力，可以实现如手性全息、轨道角动量的切换以及加速光束的偏振控制等功能，在光通讯、信息加密、防伪、大容量光学存储等领域具有重要的应用价值。超表面包括等离激元或全介质超表面。传统的等离子体超表面，大多数以金属为超表面谐振单元利用表面等离子激元共振来实现特性，这些金属通常为贵金属，例如金、银、铜、铝等。表面等离激元共振是指在金属中除了离子外，还存在很多游离的电子，当光照到金属表面时，部分电子会发生跃迁，在介质与金属的表面产生振荡。这种共振的存在使得对于不同频率的光波会产生不同情况的反射、透射、衍射以及共振吸收，但是这也导致超表面的调制变得困难。另外由于金属的固有损耗，大多数等离子体超表面的传输效率都比较低，此外，等离子体超表面与 cmos 工艺不兼容。相比之下，全介质超表面的损耗几乎可以忽略不计，而且它可以与现有的 cmos 兼容，直接使用半导体制造方法生产加工。目前，全介质超表面常用的高折射率材料主要有硅、二氧化钛、锗、碲等。全介质超表面的机制是设计的高折射率的纳米结构单元的强局域电磁mie型共振，只需要改变纳米结构单元的结构参数或光学特性，就可以使电偶极子和磁偶极子在相同频率上重叠，为实现0-2pi的相位偏移提供了基础。
2、液晶的光控取向技术是指聚合物薄膜在偏振紫外光照射情况下，会引发光致异构、光交联、光降解等现象，并产生表面各向异性，使得液晶分子在薄膜上发生取向排列。这种非接触式配向方法可在微区内精确控制液晶分子的水平方位角，可实现q波片、分束器、透镜、涡旋玻片等液晶光子器件。
3、硅基液晶（lcos）是一种基于反射模式且尺寸非常小的矩阵液晶显示装置。lcos采用单晶硅基底可以利用成熟的集成电路技术，大幅提高器件的集成度，增强器件的可靠性。其次，单晶硅迁移率高，能够形成高密度的像素电极，与镀有氧化铟锡(英文名称：indiumtin oxide，英文简称：ito)的导电玻璃基板形成电场，因此每个电极都能够在液晶层上施加控制电压来控制液晶旋转。由于lcos是反射式器件，缩小了液晶层厚度，因而提高了响应速度，降低了边缘电场畸变效应。
4、目前，传统的全介质超表面都是通过改变纳米结构单元的结构参数，在保证高传输效率的条件下，实现0-2pi的相位调制。但是通过改变结构参数的全介质超表面在加工上比较烦琐和困难。如果全介质超表面只需要加工出尺寸一样的纳米结构单元阵列，然后通过改变纳米结构单元阵列周围的环境从而实现调制的功能，这样会大大减少加工难度。此外，虽然超表面已经成功地应用于静态光学元件，但是在各种应用中，动态地修改相位的能力是非常重要的。如果每个纳米天线都可以通过施加电压进行单独调整，则超表面将成为一种新型亚波长级的动态调控器件。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种液晶超表面结构及一种光控取向层的制备方法，旨在解决现有技术中通过改变结构参数的全介质超表面在加工上比较烦琐和困难，导致生产效率低的问题。
2、本发明是这样实现的，第一方面，本发明提供一种液晶超表面结构，包括：
3、pcb基板、硅基板、纳米结构阵列、间隔粒子、液晶层、导电玻璃基板；
4、所述硅基板设置在所述pcb基板上，所述纳米结构阵列设置在所述硅基板上，所述间隔粒子设置在所述硅基板的顶面边缘位置，所述导电玻璃基板通过所述间隔粒子相对所述硅基板设置，所述液晶层设置在所述硅基板、所述导电玻璃基板以及所述间隔粒子之间；
5、所述硅基板和所述导电玻璃基板邻近所述液晶层的一侧均设置有光控取向层，用于实现所述纳米结构阵列的静态相位调制功能；
6、所述硅基板上具有像素电极，且所述像素电极与所述纳米结构阵列电连接，所述像素电极用于实现所述纳米结构阵列的动态相位调制功能。
7、在其中一个实施例中，所述纳米结构阵列包括若干依次排列设置的纳米结构单元。
8、所述纳米结构单元包括纳米柱和单元区域；
9、所述纳米柱设置在所述单元区域的中心位置，所述纳米柱受入射光场引发的电偶极子振荡和磁偶极子振荡具有相同的振幅和相位。
10、在其中一个实施例中，所述纳米柱的外形为球状、柱状或砖状。
11、在其中一个实施例中，所述单元区域的外形为正方形或正六边形。
12、在其中一个实施例中，所述纳米柱的材质包括：二氧化硅、二氧化钛、硅、锗、氮化硅、氮化镓、砷化鎵、铝砷化镓、碲、碲化铅、碳化硅、非晶硅、磷化镓、氧化钛。
13、在其中一个实施例中，所述光控取向层的材料包括光交联材料、光降解材料、光顺反异构材料和光致分子旋转材料。
14、在其中一个实施例中，所述光控取向层的厚度为10nm-50nm。
15、在其中一个实施例中，所述光控取向层指向矢为单一方向均匀分布。
16、第二方面，本发明提供一种光控取向层的制备方法，用于制备液晶超表面中的所述光控取向层，包括：
17、s1：准备液晶光控取向材料溶液；
18、s2：在所述硅基板和所述导电玻璃基板上涂抹所述液晶光控取向材料溶液；
19、s3：对所述硅基板和所述导电玻璃基板进行烘干。
20、本发明提供了一种基于光控去向技术的硅基液晶超表面结构，具有以下有益效果：
21、本发明在硅基板和导电玻璃基板邻近液晶层的一侧均设置有光控取向层，用于实现纳米结构阵列的静态相位调制功能，并在硅基板上设置有纳米结构阵列，并且硅基板上具有像素电极，且像素电极与纳米结构阵列电连接，硅基板通过像素电极向纳米结构阵列施加电压，以改变液晶分子的倾角，进而改变构成纳米结构阵列的若干纳米结构单元周围局部环境的等效折射率和共振现象，改变入射光场的相位，从而实现动态相位调制功能，解决现有技术中通过改变结构参数的全介质超表面在加工上比较烦琐和困难，导致生产效率低的问题。
1.一种液晶超表面结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种液晶超表面结构，其特征在于，所述纳米结构阵列包括若干依次排列设置的纳米结构单元；
3.如权利要求2所述的一种液晶超表面结构，其特征在于，所述纳米柱的外形为球状、柱状或砖状。
4.如权利要求2所述的一种液晶超表面结构，其特征在于，所述单元区域的外形为正方形或正六边形。
5.如权利要求2所述的一种液晶超表面结构，其特征在于，所述纳米柱的材质包括二氧化硅、二氧化钛、硅、锗、氮化硅、氮化镓、砷化鎵、铝砷化镓、碲、碲化铅、碳化硅、非晶硅、磷化镓以及氧化钛中的任意一种。
6.如权利要求1所述的一种液晶超表面结构，其特征在于，所述光控取向层的材料包括光交联材料、光降解材料、光顺反异构材料以及光致分子旋转材料中的任意一种。
7.如权利要求1所述的一种液晶超表面结构，其特征在于，所述光控取向层的厚度为10nm-50nm。
8.如权利要求1所述的一种液晶超表面结构，其特征在于，所述光控取向层指向矢为单一方向均匀分布。
9.一种光控取向层的制备方法，用于制备权利要求1-8中的所述光控取向层，其特征在于，包括：