[发明专利]消除零级光的振幅型超表面计算全息片的设计方法

权利要求书

1.一种消除零级光的振幅型超表面计算全息片的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)根据远场的目标影像和优化算法，得到计算全息片上的原始振幅分布f(x，y)；则远场全息图像振幅分布为：

2)构建新的振幅分布函数其中A₀＝F(0，0)，由于f′的远场全息图像分布为：

当u＝v＝0时，F1(0，0)＝F(0，0)-A₀＝0；因此，f′的远场全息图即为f(x，y)的消去零级的远场全息图；根据上述公式能够重新计算得到全息片上的新的振幅分布f′(x，y)；

3)构建纳米砖单元结构，优化得到纳米砖单元结构的结构参数；所述纳米砖单元结构包括基底、设置在所述基底工作面上的纳米砖，所述纳米砖与所述工作面形成纳米砖结构单元；以平行于所述基底工作面的两条边的方向分别设为x轴和y轴建立xoy坐标系，所述纳米砖上与所述工作面平行的面上具有长轴L和短轴W，所述纳米砖转向角θ为所述纳米砖的长轴L与x轴方向的夹角；所述纳米砖结构单元的结构参数包括所述纳米砖的长轴L、短轴W和高H以及所述工作面边长C的尺寸；所述纳米砖单元结构为任意各向异性的结构，即长轴L≠短轴W；

4)基于上述的纳米砖单元结构参数，根据新的振幅分布f′(x，y)计算得出所述超表面结构阵列中每个所述单元结构中的纳米砖转向角θ值，最后将所述超表面结构阵列中的每个所述单元结构上的计算得到的各位置处对应的所述纳米砖转向角θ值进行排布，从而获得能消除零级的远场振幅型全息的超表面材料；

5)在光路中配置起偏器和检偏器，所述起偏器置于超表面结构之前用于产生线偏光，所述检偏器用于超表面结构之后，用于统一出射光的偏振方向；当起偏器与检偏器的方向垂直时，能够在远场形成消零级的振幅计算全息图案。

2.根据权利要求1所述的消除零级光的振幅型超表面计算全息片的设计方法，其特征在于：

若纳米砖单元结构为纳米砖半波片，则能够根据以下方法优化纳米砖半波片结构参数：以工作波长的圆偏振光垂直入射至所述纳米砖结构单元，出射光的交叉偏振效率不低于80％且出射光的同向偏振效率不高于5％为优化目标，在工作波长下扫描所述纳米砖结构单元，通过电磁仿真优化得到目标所需的所述纳米砖结构单元的结构参数；

若纳米砖单元结构为纳米砖起偏器，则能够根据以下方法优化纳米砖起偏器结构参数：以偏振方向沿纳米砖长轴的线偏振光发生反射，偏振方向沿纳米砖短轴的线偏振光发生透射为优化目标，在工作波长下扫描所述纳米砖单元结构，通过电磁仿真优化得到目标所需的所述纳米砖单元结构的结构参数。

3.一种如权利要求1或2所述的消除零级光的振幅型超表面计算全息片的设计方法在设计超表面材料中的应用。