申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2024-01-15

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117872587A

主分类号：G02B27/00

分类号：G02B27/00;G02B27/28;G02B5/00

优先权：["20240105 CN 2024100194890"]

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明公开基于光学共振超颖表面实现拉普拉斯微分器的方法，属于微纳光学、光计算和光场调控应用技术领域。超颖表面是由单层非晶硅材料的方形孔单元阵列构成，工作在透射模式下。设计选定几何参数的方形孔单元，使光学共振超颖表面在工作波长范围内获得对入射角度敏感的环形偶极共振，在空域满足光学拉普拉斯运算所需的光学传递函数，保证该函数和入射角度满足二次关系。根据确定的方形孔单元的几何尺寸，生成相应光学共振超颖表面的加工文件。采用电子束刻蚀的微纳加工工艺加工透射型介质超颖表面。在共振位置，当p偏振光照射的目标图像直接入射到光学共振超颖表面时，在空间域中获得目标图像的二维二阶边缘；将p偏振光换成s偏振，无法显示成像。

主权项：1.基于光学共振超颖表面实现拉普拉斯微分器的方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：用于实现拉普拉斯微分器的光学共振超颖表面是由结构尺寸完全相同的单层非晶硅材料的方形孔单元阵列构成；通过设计方形孔单元的几何尺寸，使其获得对角度具有选择性的环形偶极共振，从而得到图像的二维二阶边缘检测所需要的超颖表面具有的传递函数；当输入光场通过超颖表面时，对光场信息进行处理，通过记录输出光场得到拉普拉斯运算的结果；步骤二：确定挑选结构在工作波长为1000nm到1500nm的透射光谱响应，使得在正入射下，光学共振超颖表面在共振位置处的透射率接近于零；当入射光变为斜入射时，共振波长处的透射率随着入射角度的增加而增加，为实现拉普拉斯运算提供必要条件；同时，根据电磁多极理论对工作位置的共振模式进行多极分解，并通过分析相应电磁场分布确定其是环形偶极共振；另外；通过分别分析p偏振和s偏振的情况，以及入射角和方位角变化对透射光谱的影响，确定所设计的光学共振超颖表面实现拉普拉斯微分器对偏振和方位角的约束条件；步骤三：根据步骤一和步骤二确定实现拉普拉斯微分器的光学共振超颖表面的方形孔单元的几何参数需满足如下条件：条件1、在近红外光谱区域的透射光谱响应，使得在正入射下，光学共振超颖表面在共振波长处的透射率接近于零；条件2、当入射光变为斜入射时，光学共振超颖表面在共振波长处的透射率随着入射角度的增加而增加；条件3、符合激发环形偶极共振的物理条件；所述环形偶极共振是根据电磁多极理论对共振位置的共振模式进行多极分解；研究相应电磁场分布；根据多极分解和电磁场分布确定共振位置是环形偶极共振；条件4、光学共振超颖表面在不同偏振下的透射光谱与角之间的关系满足二次函数关系；所述角为入射角和方位角；进而实现拉普拉斯微分器对偏振和方位角的依赖；通过仿真软件来同时满足以上条件，从而最终确定所设计的光学共振超颖表面；所述的几何参数包括方形孔的高度H、周期P、外边长L和内孔边长w；根据方形孔单元的几何参数需满足的上述条件确定方形孔单元的几何参数，生成相应光学共振超颖表面的加工文件；步骤四：利用步骤三所得到的光学共振超颖表面的加工文件，使用以电子束刻蚀为主的微纳加工方法，制备所需的透射型超颖表面样品；使用目标线偏振光直接入射目标图像和光学共振超颖表面，直接在空域执行预期的拉普拉斯微分运算和实现二维二阶图像边缘检测。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京理工大学 基于光学共振超颖表面实现拉普拉斯微分器的方法

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