[发明专利]外在手性超构表面结构及调制圆偏振光反射强度的方法

说明书

本发明提供了一种外在手性超构表面结构及调制圆偏振光反射强度的方法，涉及微纳光学技术领域，本发明提供的外在手性超构表面结构由多个基体结构单元组成，基体结构单元包括第一金属层、电介质层和第二金属层；第二金属层包括沿电介质层的表面延伸的第一棒体和第二棒体，第一棒体与第二棒体间隔设置，且第一棒体的延伸方向与第二棒体的延伸方向垂直。利用该外在手性超构表面结构调制圆偏振光反射强度的方法是在特定方向圆偏振光倾斜入射时，仅改变第一棒体的长度参数便能够在特定波长下调控特定旋性圆偏振光的反射强度，并能够保持另一种圆偏振光的反射强度基本不变，从而可以实现自旋选择的高阶灰度成像，具有结构设计方便，图像保密性高的优点。

技术领域

本发明涉及微纳光学技术领域，尤其是涉及一种外在手性超构表面结构及调制圆偏振光反射强度的方法。

背景技术

在人工微结构中，强手性光学响应大多存在于缺乏镜像对称的三维超构材料和少层超构表面当中。然而，在可见光和近红外波段，无法通过现有微纳加工工艺来低成本地加工制备复杂的微纳结构并精确控制其结构参数以获得所需的手性光学响应，进而实现对圆偏振光场的有效调控。近来，由简单结构构成的单层超构表面中的外在手性光学响应为可见和近红外波段圆偏振光场的有效调控提供了新的有力手段。目前，利用超构表面的外在手性光学响应，可以通过改变入射光入射到超构表面的角度，在特定角度下实现对左右旋圆偏振光场的选择性反射。但是利用外在手性超构表面连续调控圆偏振光强度的简单有效方法还未被提出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外在手性超构表面结构及调制圆偏振光反射强度的方法，当圆偏振光沿特定方向倾斜入射时，仅通过控制该超构表面的单一结构参数便能够在特定波长下直接调控某一特定旋性圆偏振光的反射强度，并能够保持另一种圆偏振光的反射强度基本不变，从而可以实现手性高阶灰度成像。

第一方面，本发明提供的外在手性超构表面结构由多个基体结构单元组成，所述基体结构单元包括：第一金属层；设置于所述第一金属层上的电介质层；以及设置于所述电介质层上的第二金属层；

所述第二金属层包括：第一棒体和第二棒体，所述第一棒体和所述第二棒体分别沿所述电介质层的表面延伸，所述第一棒体与所述第二棒体间隔设置，且所述第一棒体的延伸方向与所述第二棒体的延伸方向垂直。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基体结构单元作为灰度图像的像素点，具有灰度差的两个像素点所设有的所述第一棒体长度尺寸具有差值。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一棒体的长度尺寸为400nm～520nm。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一金属层的厚度为90nm～100nm。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述电介质层的厚度为100nm～160nm。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第一棒体和所述第二棒体的厚度皆为20nm～40nm。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一棒体的宽度为60nm～80nm。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第二棒体的宽度为65nm～85nm。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述第二棒体的长度为150nm～200nm。

第二方面，本发明提供的调制圆偏振光反射强度的方法采用第一方面记载的外在手性超构表面结构，且包括以下步骤：

定义第一棒体的延伸方向为x轴方向，第二棒体的延伸方向为y轴方向；

多个基体结构单元分别沿x轴和y轴阵列；