[发明专利]基于混合超颖表面的主动相位调制和全息加密方法

权利要求书

1.基于混合超颖表面的主动相位调制和全息加密方法，步骤一：用于实现主动相位调制和全息加密的混合超颖表面是由相变材料薄膜上的具有不同几何尺寸的微小开口金属环阵列构成；通过相变材料状态切换之间的巨大折射率变化和开口金属环的共振响应以及开口金属环旋转产生的振幅和相位的变化来调控混合超颖表面；通过切换相变材料状态和改变开口金属环的几何尺寸调控混合超颖表面单元的透过相位；通过外加激励切换相变材料薄膜的晶体态和非晶态，产生较大的折射率差，使得每个开口金属环单元对应两个不同的相位；在相变材料薄膜状态变换的情况下实现单一混合超颖表面的主动相位调制和加密；其特征在于：还包括如下内容：

其中所述几何尺寸包括开口金属环的开口角度α，高度H，外半径R，内外半径差ΔR，相变材料薄膜厚度D，以及混合超颖表面单元的周期P；

用于主动相位调制的混合超颖表面是由不同几何尺寸的开口金属环阵列构成；在相变材料薄膜厚度D，未加激励时为非晶态，开口金属环半径差ΔR、开口金属环高度H、混合超颖表面单元的周期P固定的情况下，扫描开口金属环的外半径R和开口角度α，由电场数据得到x方向线偏振光束通过不同尺寸的开口金属环在y偏振方向的相位φ_aa以及透过率t_aa；外加激励改变相变材料薄膜的状态至晶体态，在x方向线偏振光束入射时，y偏振方向出射时，得到对应的相位φ_cc以及透过率t_cc；对相变材料薄膜厚度D，开口金属环高度H，混合超颖表面单元的周期P，入射波长进行合理的选择，使相位φ_aa和φ_cc能够覆盖0～2π，同时透过率t_aa与t_cc应尽量比较高，透过率越高，混合超颖表面调控的出射光束偏振转换效率和相位调制效果越好；

步骤二：通过以下第一种方法或第二种方法构建混合超颖表面；

第一种方法，根据计算机生成全息图方法得到两幅独立原图各自对应的独立全息图φ_a和φ_c，根据晶体态和非晶态下扫描的开口金属环的透过相位图，根据两幅透过相位图变化前后的相位关系逐个选取开口金属环的几何尺寸，得到相应混合超颖表面的加工文件；

第二种方法，选取固定的八个不同尺寸的开口金属环，这八个开口金属环的分布对应着在相变材料薄膜非晶态下满足0～2π连续的等间隔的相位差，而在晶体态下，原0～π内的四个开口金属环透过相位相等，并与原π～2π的四个开口金属环相差π，即二值相位分布；利用计算机生成全息图方法得到一幅全息图H_a，作为非晶态下调制相位，然后选取一幅二值图案H_c作为晶体态的再现像；在两种状态下，将H_c中出现0的单元只允许出现H_a的0～π，否则令H_a中的相应单元的透过相位为0；而H_c中出现1的单元只允许出现H_a的π～2π，否则令H_a中的相应单元的透过相位为π；确定最终的混合超颖表面开口金属环的几何尺寸，得到混合超颖表面的加工文件；

步骤三：利用步骤二所得混合超颖表面的加工文件，通过镀膜和电子束刻蚀的微纳加工方法，制备混合超颖表面；

步骤四：通过主动施加外部激励改变相变材料薄膜的状态，实现入射光束和出射光束偏振态控制，实现全息重建成像和相位干涉成像，实现图像隐藏加密的效果。