本發(fā)明涉及超構(gòu)表面的，尤其涉及一種通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面。

背景技術(shù)：

1、超構(gòu)表面是由亞波長尺度的人工結(jié)構(gòu)單元(元原子)構(gòu)成的平面化光子器件，其通過人工設(shè)計的微納結(jié)構(gòu)排列實現(xiàn)對入射光波強度、偏振、相位等傳播特性的精細(xì)化調(diào)控。這種調(diào)控能力源于元原子的幾何構(gòu)型及其空間分布，突破了傳統(tǒng)光學(xué)材料依賴材料固有屬性的限制，例如，通過調(diào)整元原子的旋轉(zhuǎn)角度或?qū)ΨQ性，可產(chǎn)生幾何相位(pancharatnam-berry相位，pb相位)，從而實現(xiàn)光波前操控。

2、盡管幾何相位調(diào)控技術(shù)取得顯著進(jìn)展，但現(xiàn)有的超構(gòu)表面的元原子朝向和pb相位在制備后固定，無法動態(tài)調(diào)節(jié)相位，調(diào)控倍數(shù)依賴性。這限制了器件在實時可調(diào)光學(xué)系統(tǒng)(如動態(tài)全息、自適應(yīng)光束整形)中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題提供一種通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面，可以實現(xiàn)對pb相位的動態(tài)調(diào)控。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面，包括轉(zhuǎn)動連接在中心軸上的多層同構(gòu)的表面，表面包括沿多個同心圓環(huán)均勻排列的多個元原子塊，且位于相鄰兩個同心圓上的元原子塊之間具有間距，通過扭轉(zhuǎn)使相鄰兩層表面上的元原子塊在平行堆疊形態(tài)與垂直堆疊形態(tài)之間相互變換，以實現(xiàn)對超構(gòu)表面的pb相位的動態(tài)調(diào)控。

4、優(yōu)選的，排列在同一同心圓上的元原子塊數(shù)量為偶數(shù)個，且相鄰兩個元原子塊之間形成的圓心角角度相等。

5、優(yōu)選的，表面上的各個元原子塊在空間坐標(biāo)中的位置有如下定義：

6、g(r,θ)＝qθ+g0

7、式中，θ是極坐標(biāo)方位角，g是元原子塊相對于x軸的朝向角，g0是元原子塊固定初始朝向角，r是元原子塊所處同心圓的半徑，q為常數(shù)，g(r,θ)是對應(yīng)位置處元原子塊繞其自身中心的旋轉(zhuǎn)的角度。

8、優(yōu)選的，表面還包括基底，元原子塊設(shè)于基底上，基底具有中心孔，中心孔通過軸承與中心軸連接。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

10、本發(fā)明公開的超構(gòu)表面由多層同構(gòu)的表面組成，通過扭轉(zhuǎn)使得相鄰兩層表面上的元原子塊之間可巧妙的在平行堆疊形態(tài)與垂直堆疊形態(tài)之間變化，進(jìn)而實現(xiàn)對超構(gòu)表面的pb相位的動態(tài)調(diào)控。

技術(shù)特征：

1.一種通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面，其特征在于，包括轉(zhuǎn)動連接在中心軸(1)上的多層同構(gòu)的表面(2)，所述表面(2)包括沿多個同心圓環(huán)均勻排列的多個元原子塊(21)，且位于相鄰兩個所述同心圓上的所述元原子塊(21)之間具有間距，通過扭轉(zhuǎn)使相鄰兩層所述表面(2)上的元原子塊(21)在平行堆疊形態(tài)與垂直堆疊形態(tài)之間相互變換。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面，其特征在于，排列在同一同心圓上的所述元原子塊(21)數(shù)量為偶數(shù)個，且相鄰兩個所述元原子塊(21)之間形成的圓心角角度相等。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面，其特征在于，所述表面(2)上的各個所述元原子塊(21)在空間坐標(biāo)中的位置有如下定義：

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面，其特征在于，所述表面(2)還包括基底(22)，所述元原子塊(21)設(shè)于所述基底(22)上，所述基底(22)具有中心孔，所述中心孔通過軸承與所述中心軸(1)連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種通過層間扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)相位梯度大小變化的超構(gòu)表面，包括轉(zhuǎn)動連接在中心軸上的多層同構(gòu)的表面，所述表面包括沿多個同心圓環(huán)均勻排列的多個元原子塊，且位于相鄰兩個所述同心圓上的所述元原子塊之間具有間距，通過扭轉(zhuǎn)使得相鄰兩層表面上的元原子塊之間可巧妙的在平行堆疊形態(tài)與垂直堆疊形態(tài)之間變化，進(jìn)而實現(xiàn)對超構(gòu)表面的PB相位的動態(tài)調(diào)控。

技術(shù)研發(fā)人員：劉亞超,黃泳清,汪國平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15