[发明专利]基于金属纳米超表面的亚波长涡旋光束阵列产生方法

摘要

本发明提出了一种基于金属纳米超表面的亚波长涡旋光束阵列产生方法，其首先制备出由金属纳米棒阵列构成的特定金属纳米超表面结构，然后通过圆偏振光垂直照射该特定金属纳米超表面结构，由此将圆偏振光转变成亚波长尺度的涡旋波束阵列，本发明还通过合理设计金属纳米棒的尺寸及排布，制备出可产生亚波长旋涡光束阵列的特定金属纳米超表面结构，相较于其他旋涡光束产生方式，本发明所用方法具有结构简单、和易于集成、光强分布均匀等优点，并且该方法产生的涡旋光束阵列不仅能够在信息传输与存储中增强信息安全性与容量，在微粒捕获中一次性捕获大量粒子，而且能同时探测不同物体的运动特性，拓展了旋涡光束的应用领域。

主权项

1.一种基于金属纳米超表面的亚波长涡旋光束阵列产生方法，其特征在于，该方法包括，首先制备出由金属纳米棒阵列和石英玻璃基底构成的整体呈长方体形状的特定金属纳米超表面结构，所述金属纳米棒阵列包含n个金属纳米棒，其中，n为正整数且n＞4，所述金属纳米棒周期排布在所述石英玻璃基底的上表面上，以所述金属纳米棒阵列上表面所在平面中任意一点为原点，从该原点出发，所述特定金属纳米超表面结构的长度和宽度方向分别为X轴和Y轴、所述特定金属纳米超表面结构厚度的反方向为Z轴；然后将波长为532nm的圆偏振光从Z＜0的区域垂直照射到所述特定金属纳米超表面结构，所述圆偏振光与任意一个金属纳米棒作用后，其光波相位就附加一个相位因子2θ，其中θ为任意一个金属纳米棒长轴与X轴的夹角，因每一个金属纳米棒的长轴与X轴的夹角θ不同，从Z＝0处的XY平面透射出来的圆偏振光在Z＞0的透射区域的不同位置呈现不同的相位，X和Y轴两个方向上相邻的4个金属纳米棒产生一个涡旋光束，该涡旋光束的直径为180nm，由于金属纳米棒阵列的作用，在Z＞0的透射区域产生光能分布均匀且相位螺旋分布的亚波长尺度的涡旋光束阵列。