【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学器件，涉及基于lc-gm的可重构光学系统，还涉及基于lc-gm的可重构光学系统的可重构方法。
技术介绍
1、超表面是一种新型人工材料，具有出色的灵活设计性、可定制特性和在外部激励下的可调性。在近十年的时间内，超表面的研究开始向多种领域发展，包括传感、调制、全息、偏振转换等领域。通常超表面中的几何结构是通过改变固定的单元结构参数进行光学响应的调控，但这种静态的调控方式使得器件被制造之后很难去产生新的功能或特性，不能像可编程电子器件一样灵活使用。石墨烯因其独特的电、光性能和可调性备受关注。它可以通过施加偏置电压或化学掺杂来改变载流子浓度,从而人工调制其表面电导率，即可实现石墨烯的被动动态调制，如2022年sambit kumar ghosh设计了一种石墨烯超表面交叉极化转换器。石墨烯通过电控和化学掺杂移动费米能级改变其电导率，从而灵活调节其对红外或太赫兹波谱的响应。因此利用石墨烯材料再辅以超表面共振单元结构，通过偏置调制，即可实现光学波段的精确可调选择、可调滤波、完美吸收、完美反射功能。但其仍有很大的限制因素，主要是只能实现被动调制，需要通过改变环境因素的改变才能实现灵活调制功能。而液晶可以实现主动可调、石墨烯具备被动可调功能。
2、现有固定光学系统功能单一，无法在不改变结构的情况下实现多种光学功能切换，因此以流动的液晶为环境，以石墨烯材料的超表面单位为载体三者相互结合，即可以实现主被动可调谐的特定光学功能。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供
2、本专利技术的第二目的在于提供可调可重构方法。
3、本专利技术所采用的第一种技术方案是，基于lc-gm的可重构光学系统，包括石墨烯超表面光学单元与可调控液晶单元，石墨烯超表面光学单元与可调控液晶单元配合，石墨烯超表面光学单元与可调控液晶单元为结构一体化；
4、还包括lc-gm电控调谐系统，lc-gm电控调谐系统用于控制石墨烯超表面光学单元与可调控液晶单元。
5、石墨烯超表面光学单元包括第一二氧化硅基板，第一二氧化硅基板上表面均匀设有多个石墨烯超表面，多个石墨烯超表面的表面均附着有离子凝胶层。
6、可调控液晶单元包括呈蜂窝状的第二二氧化硅基板，第二二氧化硅基板内填充有液晶，第二二氧化硅基板上表面设有第三二氧化硅基板。
7、第二二氧化硅基板位于石墨烯超表面的上表面。
8、第二二氧化硅基板与第三二氧化硅基板之间设有氧化铟锡层。
9、第一二氧化硅基板下表面设有氧化铟锡薄膜层。
10、lc-gm电控调谐系统包括电源和fpga。
11、本专利技术所采用的第二种技术方案是，可重构方法，采用基于lc-gm的可重构光学系统，具体为：将不同光学功能驱动写入fpga中，利用fpga设置石墨烯超表面的偏置电压，从而入射宽谱红外或太赫兹光，完成不同光学功能的可调谐可重构。
12、本专利技术第二种技术方案的特点还在于，
13、不同光学功能为滤波、聚焦、扩束与多目标成像。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
15、(1)本专利技术提供的基于lc-gm的可重构光学系统及其可重构方法，通过改变光学系统的逻辑编程实现在不改变现有系统硬件、结构及空间的情况下，完成滤波、聚焦、动态成像等不同的光学功能。本专利技术是针对目前固定硬件光学系统功能单一、灵活性差、适应性受硬件不可调功能极大局限的困难提出的光学功能可调可重构的方法，是可实现动态成像、波前控制、空间光调制、生物传感、光学器件制造、医学检测等光学器件功能的集成一体化和动态可调空的新方法。
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1.基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在于，包括石墨烯超表面光学单元(1)与可调控液晶(2)单元，所述石墨烯超表面光学单元(1)与可调控液晶单元(2)配合，所述石墨烯超表面光学单元(1)与可调控液晶单元(2)为结构一体化；
2.根据权利要求1所述的基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在于，所述石墨烯超表面光学单元(1)包括第一二氧化硅基板(101)，所述第一二氧化硅基板(101)上表面均匀设有多个石墨烯超表面(102)，多个所述石墨烯超表面(102)的表面均附着有离子凝胶层(103)。
3.根据权利要求2所述的基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在于，所述可调控液晶单元(2)包括呈蜂窝状的第二二氧化硅基板(201)，所述第二二氧化硅基板(201)内填充有液晶，所述第二二氧化硅基板(201)上表面设有第三二氧化硅基板(203)。
4.根据权利要求3所述的基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在于，所述第二二氧化硅基板(201)位于石墨烯超表面(102)的上表面。
5.根据权利要求3所述的基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在
6.根据权利要求2所述的基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在于，所述第一二氧化硅基板(101)下表面设有氧化铟锡薄膜层(104)。
7.根据权利要求2所述的基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在于，所述LC-GM电控调谐系统(3)包括电源和FPGA。
8.可重构方法，采用如权利要求1-7任意一项所述的基于LC-GM的可重构光学系统，其特征在于，具体为：将不同光学功能驱动写入所述FPGA中，利用FPGA设置石墨烯超表面(102)的偏置电压，从而入射宽谱红外或太赫兹光，完成不同光学功能的可调谐可重构。
9.根据权利要求8所述的可重构方法，其特征在于，所述不同光学功能为滤波、聚焦、扩束与多目标成像。
...【技术特征摘要】
1.基于lc-gm的可重构光学系统，其特征在于，包括石墨烯超表面光学单元(1)与可调控液晶(2)单元，所述石墨烯超表面光学单元(1)与可调控液晶单元(2)配合，所述石墨烯超表面光学单元(1)与可调控液晶单元(2)为结构一体化；
2.根据权利要求1所述的基于lc-gm的可重构光学系统，其特征在于，所述石墨烯超表面光学单元(1)包括第一二氧化硅基板(101)，所述第一二氧化硅基板(101)上表面均匀设有多个石墨烯超表面(102)，多个所述石墨烯超表面(102)的表面均附着有离子凝胶层(103)。
3.根据权利要求2所述的基于lc-gm的可重构光学系统，其特征在于，所述可调控液晶单元(2)包括呈蜂窝状的第二二氧化硅基板(201)，所述第二二氧化硅基板(201)内填充有液晶，所述第二二氧化硅基板(201)上表面设有第三二氧化硅基板(203)。
4.根据权利要求3所述的基于lc-gm的可重构光学系统，其特征在于，所述第二二氧化硅基板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡辉，姚佳豪，张宏宇，李佳雪，王玥，侯磊，陈素果，闫志巾，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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