【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种实现错觉光学的方法，特别涉及一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法。
技术介绍
1、相位梯度超表面(pgms)是一种人工结构，旨在精确调控电磁波的传播和辐射。传统光学元件受形状和材料的限制，无法满足特殊需求，如非球面成像、折射率调控等。为解决这一问题，利用人工结构实现电磁波控制受到关注，其中相位梯度超表面是重要方向之一。通过优化微观功能单元的结构和排列，它能实现对电磁波相位的精确调控，包括改变传播方向、调整反射透射等。应用前景广泛，包括超薄光学元件、高效率光学成像、古斯—汉欣位移等领域，结合机器学习优化算法可以实现更复杂功能。相位梯度超表面的研究源于对光学元件功能需求和人工结构探索，为电磁波控制提供新途径。
2、古斯—汉欣位移(gh)是指在发生全反射时，反射光束在入射面内偏离几何光学路径的一小段横向位移(图1)。在各种介质和结构都有发现，如金属、石墨烯、手性超材料、pt对称双层结构和金属介质多层法诺结构等。然而，目前还没有将古斯—汉欣位移与相位梯度超表面(pgms)结合以实现错觉光学的明确报道。
3、错觉光学涵盖了生理学、心理学、视觉效应和应用领域等多个方面。其在军事上具有广泛应用前景，包括隐身技术、目标干扰、战术干扰和情报收集等领域。此外在视觉艺术、广告设计、心理学研究等领域同样具有重大前景。将古斯—汉欣位移与相位梯度超表面(pgms)结合以实现错觉光学的方法具有巨大的应用前景。
4、传统方法获得的大多数古斯—汉欣位移对于直接观察具有挑战性，而且往往需要弱测量才能够发现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术缺陷，提供一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，分别调节相位梯度超表面与均匀介质之间的距离，光束的入射角度以及相位梯度，分析了该方法实现错觉光学的可行性。
2、本专利技术的目的是这样实现的：一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，包括以下步骤：
3、1)搭建实验模型，将相位梯度超表面pgms与均匀介质按照波长倍数距离d放置，光源以一定角度θin入射，设置相位梯度ξ＝k0；
4、2)固定光源入射角度θin和相位梯度ξ，调节距离d，观察距离d对错觉光学焦点位置的影响；
5、3)将相位梯度超表面pgms与均匀介质按照波长的若干倍距离放置，保持距离d不变，设置相位梯度ξ＝k0，调节光源入射角度θin，观察入射角θin对错觉光学焦点位置的影响；
6、4)将相位梯度超表面pgms与均匀介质按照波长的若干倍距离放置，保持距离d不变，保持入射角度θin不变，调节相位梯度ξ，观察相位梯度ξ对错觉光学焦点位置的影响。
7、作为本专利技术的进一步限定，步骤1中)所述光源以一定角度θin入射具体包括：当光源以θin的角度入射，θin＝30°时即临界角为0°，在到达均质介质表面之前，入射光在相位梯度超表面pgms处引起负折射；然后在均匀介质表面，入射光发生镜面反射，镜面反射后将再次穿过相位梯度超表面pgms并以角度θr发射；此时错觉光学焦点的位置位于变换坐标(lx，ly)处，而光束真正的焦点位于相位梯度超表面pgms上；
8、当光源以θin的角度入射，在经过相位梯度超表面pgms时，当入射角度小于临界角，将遵循广义斯涅尔定律，当入射角大于临界角时，将遵循以下公式：
9、k0sinθin＝k0sinθt-ξ+ng
10、其中，k0＝2π/λ0是空气中的波矢，θin为入射角，θt为透射角，为相位梯度，g＝2π/p为结构的倒格矢，n为衍射级数，g和ξ具有相同的数值大小，但物理意义不同，g由结构周期性引起，ξ由相位梯度引起。
11、作为本专利技术的进一步限定，所述相位梯度超表面pgms有多个超胞，呈现周期性结构，所述超胞包括两个基本单元，两个基本单元的相对折射率满足nj＝1+(j-1)λ0/mh，覆盖0到2π的相位；h＝λ0＝10cm，h为结构高度，m为每个周期内单胞数量，λ0为波长，j为单元数。
12、作为本专利技术的进一步限定，所述光源为高斯光束；所述相位梯度超表面pgms，均匀介质为pec材料。
13、本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，有益效果为：通过将相位梯度超表面(pgms)与均匀介质相结合，调节光源的入射角，找到合适的波长倍数的距离以及合适的相位梯度，操纵古斯—汉欣位移实现错觉光学；该方法相较于传统获得错觉光学的方法，搭建的实验结果更简单，可行性更高。
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1.一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，其特征在于，步骤1中)所述光源以一定角度θin入射具体包括：当光源以θin的角度入射，θin＝30°时即临界角为0°，在到达均质介质表面之前，入射光在相位梯度超表面PGMs处引起负折射；然后在均匀介质表面，入射光发生镜面反射，镜面反射后将再次穿过相位梯度超表面PGMs并以角度θr发射；此时错觉光学焦点的位置位于变换坐标(Lx，Ly)处，而光束真正的焦点位于相位梯度超表面PGMs上；
3.根据权利要求1所述的一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，其特征在于，所述相位梯度超表面PGMs有多个超胞，呈现周期性结构，所述超胞包括两个基本单元，两个基本单元的相对折射率满足nj＝1+(j-1)λ0/mh，覆盖0到2π的相位；h＝λ0＝10cm，h为结构高度，m为每个周期内单胞数量，λ0为波长，j为单元数。
4.根据权利要求1所述的一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，其特征在于，所述光源为高斯光束；所述相位梯度
...【技术特征摘要】
1.一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种使用相位梯度超表面实现错觉光学的方法，其特征在于，步骤1中)所述光源以一定角度θin入射具体包括：当光源以θin的角度入射，θin＝30°时即临界角为0°，在到达均质介质表面之前，入射光在相位梯度超表面pgms处引起负折射；然后在均匀介质表面，入射光发生镜面反射，镜面反射后将再次穿过相位梯度超表面pgms并以角度θr发射；此时错觉光学焦点的位置位于变换坐标(lx，ly)处，而光束真正的焦点位于相位梯...
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