申请/专利权人：武汉大学

申请日：2021-11-18

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN114137752B

主分类号：G02F1/133

分类号：G02F1/133;G02B27/28

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.03.22#实质审查的生效;2022.03.04#公开

摘要：本发明公开了一种电驱动的近远场同时多路复用的动态显示方法与应用。电驱动动态显示超表面由底部液晶层与顶部超表面层构成。底部液晶层为电驱动的偏振旋转器，在不施加外部电压的时候可以将入射光的偏振旋转90°，施加电压之后不旋转偏振。顶部超表面是由多个单元结构周期性排列而成，单元结构包括基底和置于其上的纳米砖。该方法通过设计单元结构的尺寸参数以构建超表面，可实现宽带可见光范围内同时偏振复用型近场显示与远场全息图像的切换显示。单个纳米砖分别对两种不同的线偏振光具有不同的振幅与相位的响应，以同时实现不同偏振下两幅近场与两幅远场图像的显示。本发明可以作为智能动态显示、成像复用以及信息加密安全的器件等。

主权项：1.一种电驱动的近远场同时多路复用的动态显示方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：构建用于形成超表面的单元结构：其中，所述结构为两层结构，两层包括基底和设置于其上的纳米砖；所述超表面由多个单元结构周期性排列于同一平面所构成；单元结构中纳米砖具有独立设置的尺寸参数；所述尺寸参数包括纳米砖长L、宽W、高H和基底横截面边长P；S2：采用电磁仿真工具，设置工作波长对不同单元结构的尺寸进行扫描，得到不同线偏振光下纳米砖尺寸与相位和振幅；S3：将在工作波长得到的不同线偏振光下纳米砖的尺寸、相位和振幅数据整合成一个具有偏振、尺寸、相位与振幅的纳米砖数据库，并且采用了振幅与相位的简并，将原本超表面最少需要挑选的16种结构简并为9种，避免了传统的空间复用形式，直接采用单一的结构进行振幅与相位的解耦，使得相位与振幅能够进行独立编码；构成纳米砖数据库的方法如下：以基底顶面的直角边为x轴和y轴，顶点为原点，建立xoy直角坐标系，纳米砖沿x轴尺寸为长L，沿y轴尺寸为宽W；不同的偏振光入射时，具有不同的相位与振幅的变化；将数据整合形成一个具有偏振、尺寸、相位与振幅变化的数据库，使得振幅与相位进行解耦，能够利用相位与振幅进行独立编码，避免了传统的空间复用形式；并且采用了振幅与相位的简并，将原本超表面最少需要挑选的16种结构简并为9种；S4：采用改进型的GS算法，同时优化两幅相位型全息图案与两幅振幅型近场图案，最终得到基于偏振、相位与振幅的四维矩阵分布，通过矩阵分布的需求在上述纳米砖数据库中进行搜索，根据计算的相位与振幅的分布，在数据库中选择具有所需求的偏振、相位与振幅对应的纳米砖；然后建立图像中的像素和每个单元结构的尺寸一一对应的关系，最终实现不同偏振储存不同的全息与近场图像信息，便可构成具有同时切换近远场显示的超表面；S5：将该超表面放置在具有电驱动的偏振旋转器功能的液晶层上，通过改变施加在液晶层的电压，使出射光在第一线偏振态和第二线偏振态之间切换，其中，第一线偏振态和第二线偏振态正交，实现宽带可见光范围内近远场同时多路复用的电驱动超光学动态。

全文数据：

权利要求：

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