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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开的基于级联衍射超颖表面的光场动态扫描方法，属于微纳光学、衍射光学领域。本发明利用两片介质型几何相位超颖表面进行级联操作，通过像素级别对齐实现光场信息的集成调制，实现像素级别的超颖表面高精密度准确控制。超颖表面采用几何相位原理，通过组合天线阵列构成超像素，便于级联对齐。级联超颖表面共同构成动态达曼光栅控制衍射光场，利用Tensorflow的优化手段，实现达曼光栅优化；结合现代高效优化算法，提升衍射光场优化控制的质量水平。本发明通过控制级联超表面之间的相对移动对齐，能够实现多种衍射级次分布的动态扫描。本发明基于衍射超颖表面微纳的结构规模和设计的灵活性，有利于在集成光子计算机、光电控制等场合中投入应用。

主权项：1.基于级联衍射超颖表面的光场动态扫描方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：根据级联超颖表面工作原理构建衍射光场的结构特征；级联衍射超颖表面由两片超颖表面面对面放置；通过超颖表面之间的相对移动，在不同的像素对齐特征下，构成独特设计的衍射级次分布；级联超颖表面的总透过率函数由两层超表面光栅的透过率分布及其相对移动构成，即 式中TGM1与TGM2分别表示两片超颖表面光栅独立的透过率函数，表示级联可调的超表面光栅透过率函数；x,y表示超颖表面的像素坐标分布，单位为达曼光栅的一个像素pix；TGM1与TGM2具有相同的光栅周期Λx＝N·pix,N表示光栅周期内包含的像素数目，a,b表示超颖表面的相对移动步长，为满足光栅的周期条件，a,b应当能够被N整除；组合光栅的各个衍射级次选择方法表示为： 式中，针对不同的相对移动方式a,b，各个衍射级次m,n的能量分布为目标衍射级次强度最大且相等，其余衍射级次强度为零；级联光栅超颖表面是运用相位型达曼光栅优化方法实现的；作为优化目标；步骤二：级联衍射超颖表面利用TensorFlow的优化手段，针对多种动态条件下的级联光栅相位特征进行同步优化；步骤三：根据优化结果加工级联超颖表面；步骤四：搭建级联衍射超颖表面光场动态扫描光路系统；利用两片介质型几何相位超颖表面进行级联操作，通过控制级联超表面之间的相对移动对齐，实现多种衍射级次分布的动态扫描。

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