[发明专利]基于建立结构参数库的角度复用超表面及设计方法

权利要求书

1.基于建立结构参数库的角度复用超表面的设计方法，其特征在于：

所述超表面由多个单元结构阵列于一平面构成；

所述单元结构由底层金属反射层、电介质间隔层和顶部金属纳米天线层构成；通过单元结构参数优化，使得单元结构在不同入射角下激发不同的共振模式，以产生不同的振幅和相位响应；

通过采集多个在不同角度下产生不同相位和振幅的单元结构的结构参数以构建结构参数库；

所述结构参数库包括以下四种：

(1)单元结构包括三块长方体的纳米天线，其中两块长度方向平行设置，另一块垂直设置于前两块短边一侧，并与前两块形成间隙；

(2)单元结构包括三块长方体的纳米天线，形成I型结构；

(3)单元结构包括一块长方体纳米天线；

(4)单元结构包括三块长方体的纳米天线，形成n型结构；

所述超表面角度复用成像的设计方法，包括以下步骤：

(1)通过电磁仿真计算，扫描大量结构参数的各类单元结构，搜索出在不同角度下产生不同相位和振幅的各种单元结构，然后将数据填入参数空间的相应位置以建立结构参数库，当参数空间填充率大于75％时，可以认为相应的两个参数可以独立调节；

(2)确定角度复用的成像通道以及待显示图像；

(3)按照GS算法计算出实现角度复用成像功能所需波前的振幅和相位；

(4)从结构参数库中选取出对应的单元结构，以一个单元结构作为一个像素点，按照所计算的波前与待显示图像的每个像素一一对应，并有序排列成阵列形成超表面；

(5)通过不同角度的入射光线照射超表面，对应的反射光显示不同的全息图像，以实现多通道的全息图像显示。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：所述底层金属反射层和顶部金属纳米天线层的材料包括金和银。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：所述电介质间隔层的材料为二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：所述结构参数包括底层金属反射层和电介质间隔层的长度、宽度和高度；各根纳米天线的长度、宽度和高度。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：所述底层金属反射层-电介质间隔层-顶部金属纳米天线层的结构参数均为亚波长尺度。

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于：所述底层金属反射层的厚度为100nm，电介质间隔层的厚度为70nm，顶部金属纳米天线层的厚度为30nm。