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申请/专利权人：国科大杭州高等研究院

摘要：本发明提供基于导模共振原理实现结构色和彩色全息的方法及超表面，超表面光栅阵列单元的波长响应作为结构色中的颜色信息通道，结构色图像颜色信息被编码到超表面上不同光栅阵列单元的排布中，在白光照射下实现不同的颜色反射，呈现结构色效果；超表面光栅阵列单元的相位响应作为彩色全息中的颜色信息通道，全息图像颜色及相位信息通过旋转超表面上不同光栅阵列单元呈现，精确控制光栅阵列单元的相位分布，实现彩色全息图像的再现。所述超表面通过亚波长介质光栅的导模共振原理以及几何相位原理得到了极高的反射率、交叉偏振转换效率与极窄的半高全宽，使图像的亮度得到较大的提升，大大提升了结构色和彩色全息显示效果。

主权项：1.基于导模共振原理实现结构色和彩色全息的方法及超表面，其特征在于：超表面光栅阵列单元的波长响应作为结构色中的颜色信息通道，结构色图像颜色信息被编码到超表面上不同光栅阵列单元的排布中，在白光照射下实现不同的颜色反射，呈现结构色效果；超表面光栅阵列单元的相位响应作为彩色全息中的颜色信息通道，全息图像颜色及相位信息通过旋转超表面上不同光栅阵列单元呈现，通过旋转光栅阵列单元精确控制光栅阵列单元的相位分布，实现彩色全息图像的再现，所述超表面通过亚波长介质光栅的导模共振原理以及几何相位原理实现了结构色和彩色全息功能，其中，所述超表面光栅阵列单元通过以下步骤制备：步骤S1：分别选取λr、λg、λb三种波长产生高反射率、窄带宽主共振峰的超表面光栅阵列单元，确定其各自的光栅周期、光栅厚度、波导厚度、光栅占空比以及光栅材料参数，其中，λr为红色波长、λg为绿色波长、λb为蓝色波长；步骤S2：按照结构色图像中的每个像素的颜色需求，放置能够反射特定波长光的超表面光栅阵列单元，实现结构色图像的精确再现；步骤S3：将彩色全息图像分解为红、绿、蓝三层，对三层分别采用Gerchberg-Saxton算法计算出相位图，提取各层的相位信息并合并成一个综合相位图，获取彩色全息图像的相位图；步骤S4：通过光栅阵列单元的物理旋转实现入射光波相位的控制，相位变化量是光栅阵列单元旋转角度的两倍，实现2倍旋转角度大小的相位角度控制；步骤S5：根据步骤S3的相位图中的相位值，计算出每个光栅阵列单元的旋转角度，得到全介质超表面光栅阵列单元中光栅的转角排布，得到最终的超表面。

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