[发明专利]基于超表面器件的全光图像处理系统及处理方法

权利要求书

1.一种基于超表面器件的全光图像处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：光源、超表面透镜、复振幅滤波器和接收屏；其中，

所述复振幅滤波器包括介质衬底和各向异性的电介质纳米结构阵列，所述各向异性的电介质纳米结构阵列设置在所述介质衬底上，所述各向异性的电介质纳米结构阵列包含多个纳米柱，所述多个纳米柱包括三个尺寸，分别为(110nm，110nm)，(100nm，190nm)和(110nm，160nm)，振幅分别为0，0.5和1，所述复振幅滤波器的相位每改变2π/128，各向异性的电介质纳米柱面内旋转(180/128)°；

所述光源产生圆偏振光经过待测物体之后传播到达所述超表面透镜前表面，穿过所述超表面透镜后继续传播到达所述复振幅滤波器前表面，经过所述复振幅滤波器滤波之后，继续传播到达所述接收屏；其中，超表面透镜和复振幅滤波器的间距可调，其取值范围为0到f之间，其中，f为透镜焦距，在所述接收屏前利用检偏器检偏出正交偏振态之后在所述接收屏上形成滤波之后的图像，所述检偏器设置在所述复振幅滤波器和所述接收屏之间的任意位置。

2.根据权利要求1所述的全光图像处理系统，其特征在于，所述光源为左旋或者右旋圆偏振的激光光源。

3.根据权利要求1所述的全光图像处理系统，其特征在于，所述超表面透镜包括介质衬底和各向异性的电介质纳米结构阵列，所述各向异性的电介质纳米结构阵列设置在所述介质衬底上，所述各向异性的电介质纳米结构阵列包含多个纳米柱。

4.根据权利要求3所述的全光图像处理系统，其特征在于，所述介质衬底的材料采用蓝宝石，所述各向异性的电介质纳米结构阵列的材料采用单晶硅。

5.根据权利要求3所述的全光图像处理系统，其特征在于，所述各向异性的电介质纳米柱阵列高度是300nm，各向异性的电介质纳米柱阵列周期为250nm，其中各向异性的电介质纳米柱阵列短轴和长轴分别为110nm和180nm，利用透镜相位公式对相位离散成180份，即所述超表面透镜的相位每改变2π/128，所述各向异性的电介质纳米柱面内旋转(180/128)°；在透镜相位公式中，k是光波矢，x和y代表平面直角坐标系的横纵坐标，f是超表面透镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的全光图像处理系统，其特征在于，所述介质衬底的材料采用蓝宝石、石英或其他透明衬底，所述各向异性的电介质纳米结构阵列的材料采用硅、氮化镓、二氧化钛、氮化硅、五氧化二铌和氧化铪。

7.根据权利要求1所述的全光图像处理系统，其特征在于，所述各向异性的电介质纳米柱阵列高度是300nm，各向异性电介质纳米柱阵列周期为250nm。

8.根据权利要求1所述的全光图像处理系统，其特征在于，所述复振幅滤波器包括二维边缘检测滤波器、一维微分滤波器、去噪点滤波器和锐化滤波器及任一3×3矩阵型滤波器。

9.一种使用权利要求1-8任一项所述的全光图像处理系统进行全光图像处理的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将数字图像处理的算子进行光学傅里叶变换，得到复振幅滤波器，所述算子包括sobel算子、去噪算子和锐化算子；

将输入物体放在输入面，复振幅滤波器分别放在超表面透镜后表面到超表面透镜后焦面之间的位置，在输出面得到物体滤波之后的图像。