一种偏振光控的可编程的信息超表面装置和方法

本发明涉及新型人工电磁材料领域，具体涉及一种偏振光控的可编程的信息超表面装置和方法。

背景技术：

1、超表面通常是由具有亚波长尺寸的离散电磁散射体组成的二维人工微/纳阵列，具有优异的电磁波调控能力。通过设计超表面结构单元光学特性、几何形状以及空间排布，可以精确控制入射电磁波的幅度、相位、轨道角动量等参数，实现电磁能量的偏折、聚焦、吸波等功能，其在军事隐身、光通信、显示技术、传感等领域具有广泛应用价值。信息超表面是指应用于信息处理中的超表面材料，它是结合了信息科学、电动力学、和材料科学的交叉科学产物。通常，通过数字编码表征的单元结构调控来控制入射电磁场，在时间维度上提供了额外的自由度，使其在不需要使用非线性材料的前提下成为了一个非线性器件，进而实现多种信息控制功能，如波束赋形、全息成像、频谱选择等。

2、信息超表面在光学、通信、雷达、传感和激光技术等领域具有广泛应用，为实现更高效的电磁波控制和应用提供了新的可能性。例如，现场可编程的信息超表面主要借助fpga或相似硬件电路，利用二进制编码的触发不同的编码序列，可以实现对入射电磁报的动态控制。其基本原理是利用数字编码来表征超表面的方法是将其基本构成单元的电磁参数离散化，将超表面物理与智能算法及信息处理等技术相结合。通过按照预先设计的编码序列在二维平面上排布编码单元，可以有效地操控每一个单元的状态，进而利用超表面操控电磁波。目前除了fpga控制的信息超表面以外，其他技术路径的现场可编程调控信息超表面装置还十分少见，开发新的信息超表面技术及装置十分急迫与必要。

技术实现思路

1、区别于当前信息超表面广泛采用的利用fpga进行数字编码的方式，本发明提供了一种偏振光控的可编程的信息超表面装置和方法，能利用偏振激光对入射电磁波实现相位调控。

2、为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

3、一种偏振光控的可编程的信息超表面装置，包括底座，底座上竖直设置有二轴直线模组，在二轴直线模组移动端上连接有遮光板，在遮光板一侧设有用于发射偏振光的激光设备，在遮光板另外一侧设有支架，在支架上连接有超表面结构，在遮光板中心开设有用于紫外光穿过的喇叭形通光孔，二轴直线模组和激光设有由计算机控制。

4、所述超表面结构包括透明介质基板，透明介质基板一面为磨砂面，在磨砂面上涂覆有光敏材料，在光敏材料上覆盖金属膜。

5、一种偏振光控的可编程的信息超表面装置的方法，包括如下步骤：

6、第一步，将激光设备和二轴直线模组连接到计算机上，并设置激光设备发出紫外光的波长和光强；

7、第二步，通过计算机操控二轴直线模，使得激光设备的紫外光通过遮光板上的通光孔指定照射到光敏材料上，照射时间至少0.5小时；

8、第三步，重复第二步的操作，直到形成谐振器结构，该谐振器结构能够实现对入射电磁波的相位调控。

9、本发明的有益效果为：

10、1、该装置中状态已经发生改变的超表面结构单元在受到另一种偏振光照射后，可以恢复原状，从而实现重复编程，多次利用。

11、2、所述超表面结构的金属膜具备良好的导电性和光学性能，优选为银和金等贵金属，可用于调节透射波长和增强吸收。

12、3、本发明选用的遮光板贴近超表面背面，可以避免强烈的衍射效应。

13、4、通过二轴滑台使得偏振激光通过圆台形通光孔照射到指定的结构单元。

14、5、激光设备发射的偏振激光可用于将未被偏振光照射的超表面结构单元转变为被偏振光照射后的超表面结构单元。

技术特征：

1.一种偏振光控的可编程的信息超表面装置，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上竖直设置有二轴直线模组（7），在二轴直线模组（7）移动端上连接有遮光板（4），在遮光板（4）一侧设有用于发射偏振光的激光设备（6），在遮光板（4）另外一侧设有支架（2），在支架（2）上连接有超表面结构（5），在遮光板（4）中心开设有用于紫外光穿过的喇叭形通光孔（3），二轴直线模组（7）和激光设有由计算机（8）控制。

2.根据权利要求1所述的一种偏振光控的可编程的信息超表面装置，其特征在于：所述超表面结构（5）包括透明介质基板（51），透明介质基板（51）一面为磨砂面，在磨砂面上涂覆有光敏材料（52），在光敏材料（52）上覆盖金属膜（53）。

3.根据权利要求2所述的一种偏振光控的可编程的信息超表面装置，其特征在于：金属膜（53）厚度为50纳米至100纳米。

4.根据权利要求2所述的一种偏振光控的可编程的信息超表面装置，其特征在于：遮光板（4）厚度小于500纳米。

5.根据权利要求2所述的一种偏振光控的可编程的信息超表面装置，其特征在于：喇叭形通光孔（3）中朝向超表面结构（5）一侧圆孔的孔径为0.5微米至5微米，背向超表面结构（5）的孔径为1微米至10微米。

6.一种使用权利要求2到5任一项所述偏振光控的可编程的信息超表面装置的方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结一种偏振光控的可编程的信息超表面装置和方法，包括底座，底座上竖直设置有二轴直线模组，在二轴直线模组移动端上连接有遮光板，在遮光板一侧设有用于发射偏振光的激光设备，在遮光板另外一侧设有支架，在支架上连接有超表面结构，在遮光板中心开设有用于紫外光穿过的喇叭形通光孔，二轴直线模组和激光设有由计算机控制。本发明能利用偏振激光对入射电磁波实现相位调控。技术研发人员：顾书豪,詹高成,陈杰,赵芷弘,冯洋,刘一曼,刘敏,潘礼庆受保护的技术使用者：三峡大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25