[发明专利]基于介质超表面的偏振发生器及其设计方法

权利要求书

1.一种基于介质超表面的偏振发生器的设计方法，其特征在于：

步骤如下：

第一步：计算得出超表面每个单元共振器对不同偏振态的入射光的相位响应，选择矩形柱结构作为共振单元，经过优化，确定共振单元的最优高度；

第二步：双相位响应超表面的设计，当θ＝0°，同时调整矩形柱的长度l和宽度w，实现任意的和的相位组合，从而实现一个单元共振器对x线偏振态和y线偏振态的同时相位调制；当θ＝45°，同时调整矩形柱的长度l和宽度w，实现任意的和的相位组合，实现一个单元共振器对45°线偏振态和135°线偏振态的同时相位调制；矩形柱长度l和宽度w固定，只改变旋转角度θ，得到共振单元对圆偏振态的相位调制；

第三步：三组双偏振态聚焦超表面的设计。根据聚焦公式：

其中，λ是入射波长，f为透镜的焦距，x₀和y₀表示焦点坐标位置，将不同的焦点坐标代入公式，得到阵列结构里面每一个共振器对于入射偏振光的相位响应，进而得到矩形柱共振器的长宽两个参数或者旋转角度；

第四步：偏振发生器的集成，将上述三组超表面组合成一个完整结构。

2.根据权利要求1所述的基于介质超表面的偏振发生器的设计方法，其特征在于：对圆偏振相位调控的矩形柱的长和宽需要满足半波片的要求，实现方法如下：分别用x线偏振光和y线偏振光入射，调整几何参数得到超原子对两种偏振光的相位响应和以及透过率t_x和t_y，找出t_x＝t_y且的结构。

3.根据权利要求1所述的基于介质超表面的偏振发生器的设计方法，其特征在于：对圆偏振的调控采用两个几何结构相同，旋转角度不同的矩形柱为一个子单元，两个共振纳米天线分别对应左旋和右旋两种不同偏振态相位调制。

4.根据权利要求1所述的基于介质超表面的偏振发生器的设计方法，其特征在于：设计时将MS3放在MS1和MS2之间。

5.根据权利要求1所述的基于介质超表面的偏振发生器的设计方法，其特征在于：在不同波长入射时，通过选取在相应波段的高透性材料，以相同的原理设计偏振产生器。

6.基于介质超表面的偏振发生器，其特征在于：所述偏振发生器是根据权利要求1至5任意一项所述的设计方法设计得出的。