CN116243578B 基于超颖表面的三维矢量全息成像方法 （北京理工大学）

号本发明公开的基于超颖表面的三维矢量全超颖表面每个单元纳米柱的尺寸和方位角生成2步骤一：选择对比度满足预设标准要求的三维图像作为步骤二：用于实现三维矢量全息成像的超颖表面由具有矩形横截面的不同几何尺寸、不同方位角的介质纳米柱阵列构成；通过偏振旋转矩阵结合介质超颖表面的双折射特性，过对不同平面全息再现像的偏振响应进行操控，使得沿z方向不同平面处的全息再现像在在粒子操控领域，通过三维矢量全息成像方法能够在三维空在信息加密领域，通过三维矢量全息成像方法能够实现具有复杂偏振特征的三维光选择对比度满足预设标准要求的三维图像作为原图用于实现三维矢量全同时，在不同再现像平面施加特定的偏振响应限制使得不同平面的全息再现像等3法；全息图平面与再现像平面的坐标分别由(xh,yh)和(xo,yo弃其中的厄米特矩阵部分，即得到酉矩阵形式的全息图i.e当三维图像的全息图计算方法选用菲涅尔算法或角谱法计算酉矩阵形式的全息图需利用正向和反向传播方法对全息图平面和再现像平面的电场分布进行迭代计算，根据迭代计算得到的电场分布生成酉矩阵形式的全息图所述正向传播方法基于如其中，表示正向传播方法；基于菲涅尔算法和角谱法具体的正向公式如公式6.如权利要求5所述的基于超颖表面的三维矢量全息成像方法，其特征在于：步骤二颖表面单元内的介质纳米柱结构具有较高透射率时，该单元所对应的琼斯矩阵T等效为一个对称的酉矩阵；满足酉矩阵条件的琼斯矩阵T根据其本征矢量和本征值矩阵(Δ)进行分4在纳米柱高度H和周期P固定的情况下，改变纳米柱的长轴长真软件进行二维扫描得到不同尺寸纳米柱所对应的透射系数的txx和tyy；仿真时应对入射件。5[0001]本发明涉及一种全息成像方法，尤其涉及基于超颖表面的三维矢量全息成像方6算方法与琼斯矩阵方法相结合，即将对全息再现像偏振态的操控引入全息图计算过程中，沿z方向在不同再现像平面施加所需偏振响应限制，对三维全息再现像偏振态进行任意操蚀的微纳加工工艺加工透射型介质超颖表面。当任意偏振态的入射光照射到超颖表面时，不同平面处的全息再现像能够呈现出不同的偏振信息，从而实现三维矢量全息图像的再[0009]选择对比度满足预设标准要求的三维图像作为原图用于实现三维矢量全息成定的偏振响应限制使得不同平面的全息再现像等效为具有特定偏振响应的偏振元件，间的传播过程利用反向传播方法实现。所述反向传播方法基于如公式(1)所示的反向传播[0013]当三维图像的全息图计算方法选用菲涅尔算法或角谱法计算酉矩阵形式的全息图需利用正向和反向传播方法对全息图平面和再现像平面的电场分布进行迭代计7当超颖表面单元内的介质纳米柱结构具有较高透射率时，该单元所对应的琼斯矩阵T等效为一个对称的酉矩阵。满足酉矩阵条件的琼斯矩阵T根据其本征矢量和本征值矩阵(Δ)进8用仿真软件进行二维扫描得到不同尺寸纳米柱所对应的透射系数的txx和tyy。仿真时应对工文件。[0031]在光束整形领域，通过三维矢量全息成像方法能够对三维光场中任意一点的振平面施加偏振响应限制使得不同平面的全息再现像等效为具有相应偏振响应的偏振再现距离处再现像的偏振态根据入射光的琼斯矢量以及所施加的偏振响应限制计算获9而对其不起任何限定作用。息图。利用矩阵极分解方法，将矩阵形式的复振幅分布J.分解成厄米特矩阵i.与酉i.分解过程类似传统全息方法中从复振幅分布获得纯相位全息图。为800nm。在纳米柱高度H和周期P固定不变的情况下，利用基于严格耦合波分析的方法所示的不同尺寸纳米柱所对应的透射系数txx和tyy。仿真时非晶硅纳米柱与熔融石英基底仿真所得电场数据计算出透射系数txx的幅值abs(txx)与相位pre同理，将入射光的偏振方向变为y方向，得到对应的透射系数t的幅值abs(t)与相位仿真时应对入射光的波面每个单元的琼斯矩阵T满足酉矩阵条件。在确定纳米柱几何尺寸的过程中，需保证公式~280nm范围内。利用酉矩阵形式全息图根据公式(5)和(6)获得超颖表面单元所需要的相位变化φx和φy以及旋转角度θ。由步骤二中所得的超颖表面单元透射系数txx检偏器LP2时，点源的强度则会随着再现距离z的增加而降低最终在z10＝1273μm处几乎消强度最强状态。所述现