[发明专利]一种双功能调控器件及旋转调控方法

权利要求书

1.一种双功能调控器件，其特征在于，所述器件包括：级联的第一超构表面元件以及第二超构表面元件；所述第一超构表面元件与所述第二超构表面元件同光轴设置；

所述第一超构表面元件与第二超构表面元件的表面均包括多个超表面单元柱结构，所述第一超构表面元件、第二超构表面元件的相位分布与所述多个超表面单元柱结构的尺寸、偏转角度的取值相关；

其中，所述第一超构表面元件、第二超构表面元件配置为接收左旋圆偏振入射光时，进行相位联合调控并输出具有焦距的成像；所述第一超构表面元件、第二超构表面元件配置为接收右旋圆偏振入射光时，进行相位联合调控并输出具有轨道角动量的涡旋光束。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述尺寸包括边长；所述多个超表面单元柱结构的边长的不同取值对应于所述第一超构表面元件、第二超构表面元件的不同传输相位。

3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述尺寸包括长度、宽度和高度；所述长度、宽度和高度的不同取值对应于所述第一超构表面元件、第二超构表面元件的不同传输相位。

4.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述偏转角度包括：所述多个超表面单元柱结构相对于初始位置的偏转角度；其中，所述初始位置为所述超表面单元柱结构输出的几何相位为零的自定义位置；所述多个超表面单元柱结构的偏转角度的不同取值对应于所述第一超构表面元件、第二超构表面元件的不同几何相位。

5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，当所述入射光为左旋圆偏振光时，所述第一超构表面元件的相位分布由所述第一超构表面元件上的传输相位与正的几何相位之和确定；

所述第二超构表面元件的相位分布由所述第二超构表面元件上的传输相位与负的几何相位之和确定。

6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，其中，当所述入射光为右旋圆偏振光时，所述第一超构表面元件的相位分布由所述第一超构表面元件上的传输相位与负的几何相位之和确定；

所述第二超构表面元件的相位分布由所述第二超构表面元件上的传输相位与正的几何相位之和确定。

7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一超构表面元件与所述第二超构表面元件配置为可于所述同光轴相对于其中的另一者旋转；

所述第一超构表面元件、第二超构表面元件配置为：接收所述左旋圆偏振入射光时，根据所述第一超构表面元件与第二超构表面元件的相对旋转角度，对输出相位进行调控以实现所述焦距的变化；

所述第一超构表面元件、第二超构表面元件配置为：接收所述右旋圆偏振入射光时，根据所述第一超构表面元件与第二超构表面元件的相对旋转角度，对输出相位进行调控以实现所述轨道角动量的变化。

8.根据权利要求7所述的器件，其特征在于，所述第一超构表面元件、第二超构表面元件配置为：接收左旋圆偏振入射光时，根据所述相对旋转角度和第一输出相位函数关系，对输出相位进行调控以实现所述焦距的变化；

其中，所述第一输出相位函数关系包括：左旋圆偏振入射光经过所述第一超构表面元件、第二超构表面元件相位联合调控后输出的光波相位的函数关系，相位与焦距的函数关系。

9.根据权利要求7所述的器件，其特征在于，所述第一超构表面元件、第二超构表面元件配置为：接收右旋圆偏振入射光时，根据所述相对旋转角度和第二输出相位函数关系，对输出相位进行调控以实现所述轨道角动量的变化；

其中，所述第二输出相位函数关系包括：右旋圆偏振入射光经过所述第一超构表面元件、第二超构表面元件相位联合调控后输出的光波相位的函数关系，相位与轨道角动量的函数关系。

10.根据权利要求7-9中任一所述的器件，其特征在于，所述焦距的大小与所述相对旋转角度的大小成反比；所述轨道角动量的大小与所述相对旋转角度的大小成正比。

11.一种双功能旋转调控方法，其特征在于，应用于权利要求7-10任一所述的双功能调控器件；所述方法包括：

接收左旋圆偏振入射光并进行相位联合调控，输出具有焦距的成像；旋转所述第一超构表面元件或所述第二超构表面元件预设角度对输出相位进行调控，以对所述焦距进行动态调节；

和/或，接收右旋圆偏振入射光并进行相位联合调控，输出具有轨道角动量的涡旋光束；旋转所述第一超构表面元件或所述第二超构表面元件预设角度对输出相位进行调控，以对所述轨道角动量进行动态调节。