CN116500811A - 一种空间光调制器、波长选择开关和投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光技术领域，尤其涉及一种空间光调制器、波长选择开关和投影系统。该空间光调制器包括衬底层、第一电极层、第一超表面层、相变材料层、第二电极层和第一平板层。相互平行的衬底层和第一平板层相向侧分别设置有第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层之间设置有第一超表面层和相变材料层。第一超表面层包括依次排列的至少两个超表面单元，并且每个超表面单元的谐振频率与所述每个超表面单元预配置的入射光波长相对应。空间光调制器通过第一超表面层和相变材料层对入射光进行相位调制。采用本申请提供的空间光调制器，可以解决空间光调制器对不同波长入射光的调整性能不均衡的问题，可提升空间光调制器的性能。

Description

一种空间光调制器、波长选择开关和投影系统

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种空间光调制器、波长选择开关和投影系统。

背景技术

随着光学技术的不断发展，空间光调制器(spatial light modulator，SLM)的研究与应用也不断普及开来。空间光调制器是一种对光波的光场分布进行调制的光学元件，其可以根据输入的控制信号来改变空间上光分布的振幅、强度、相位或者偏正态等光学特性。由于空间光调制器可以在空间中实现实时的光调制，并且其还具有高精度、低驱动电压、高灵敏度等优点，因此，空间光调制器已经逐渐成为光子计算、光信息处理等光学系统中的关键器件。所以，人们对于空间光调制器的性能的要求也在不断的提升。

现有的相位型空间光调制器其通常采用多层重叠结构，具体可包括增透层、平板层、液晶层、电极层、衬底层。相位型空间光调制器主要依靠液晶层对入射光波进行相位调制，从而实现对空间光的调制功能。然而，由于液晶层对不同波长的入射光的反射效率不同，这容易在相位调制的同时引入不必要的强度调制，从而导致该相位型空间光调制器的不同波长的出射光之间串扰较大。因此，如何避免空间光调制器对不同波长入射光的调制性能的不均衡，已经成为亟待解决的问题之一。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种空间光调制器、投影系统和波长选择开关，采用本申请提供的空间光调制器，可解决空间光调制器对不同波长入射光的调制性能的不均衡的问题，可在降低空间光调制器的驱动电压、保证空间光调制器的高刷新率的同时保证宽谱内器件的效率和调制深度等性能，还可减少或者消除空间光调制器的不同波长的出射光之间的串扰，进而提升空间光调制器的性能和适用性。

第一方面，本申请实施例提供了一种空间光调制器。所述空间光调制器包括衬底层、第一电极层、第一超表面层、相变材料层、第二电极层以及第一平板层。所述衬底层和所述第一平板层相互平行。所述衬底层和所述第一平板层相向侧分别设置有所述第一电极层和所述第二电极层。所述第一电极层和所述第二电极层之间设置有所述第一超表面层和所述相变材料层。所述第一超表面层包括依次排列的至少两个超表面单元，所述至少两个超表面单元中的每个超表面单元的谐振频率与所述每个超表面单元预配置的入射光波长相对应。

实时工作时，所述相变材料层用于基于所述第一电极层和所述第二电极层提供的电压对第一波长的入射光进行第一相位调制以得到第一光波，并将所述第一光波发送给所述至少两个超表面单元中的第一超表面单元。其中，所述第一超表面单元预配置的入射光波长为所述第一波长；所述第一超表面单元用于对所述第一光波进行第二相位调制，以得到并输出第二光波。

在上述实现中，在空间光调制器内设置有相变材料层以及针对不同波长的入射光差异化设计的第一超表面层。一方面，通过对第一超表面层的差异化设计，使得空间光调制器能够通过第一超表面层所包含的不同的超表面单元对不同波长的入射光进行均衡的相位调制，从而可以有效解决空间光调制器对不同波长入射光的调制性能的不均衡的问题。另一方面，也可通过相变材料层以及第一超表面层对不用波长的入射光进行联合相位调制，从而可以进一步扩大空间光调制器的相位深度，使得空间光调制器的出射光的偏转角度范围更大。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面单元包括多个纳米天线，所述多个纳米天线中的每个纳米天线的形状为圆柱体。当纳米天线为介质天线时，所述每个纳米天线的直径大于或者等于所述第一波长的四分之一，并且小于或者等于所述第一波长的两倍。当纳米天线为金属天线时，所述每个纳米天线的直径大于或者等于所述第一波长的十分之一，并且小于或者等于所述第一波长。

在上述实现中，将超表面单元中的纳米天线的形状设计为圆柱体，并且基于超表面单元所对应的入射光波长进一步设计了纳米天线的直径的取值范围，这样就可以有效保证超表面单元的谐振频率与超便面单元预配置的入射光波长之间的关联性，进而保证了各超表面单元的相位调制性能的均衡。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面单元包括多个纳米天线，所述多个纳米天线中的每个纳米天线的形状为长方体。当纳米天线为介质天线时，所述每个纳米天线的各边长大于或者等于所述第一波长的四分之一，并且小于或者等于所述第一波长的两倍。当纳米天线为金属天线时，所述每个纳米天线的各边长大于或者等于所述第一波长的十分之一，并且小于或者等于所述第一波长。

在上述实现中，将超表面单元中的纳米天线的形状设计为长方体，并且基于超表面单元所对应的入射光波长进一步设计了纳米天线的各边长的取值范围，一方面可以通过长方体的纳米天线设计来优化相变材料层的取向，另一方面也可以有效保证超表面单元的谐振频率与超表面单元预配置的入射光波长相关联，进而也可保证各超表面单元的相位调制性能的均衡。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述多个纳米天线在第一方向上依次排列，并且每个纳米天线的长边与所述至少两个超表面单元的排列方向平行。其中，所述第一方向与所述至少两个超表面单元的排列方向相互垂直，所述第一方向与所述至少两个超表面单元的排列方向所在的平面与所述第一平板层平行。

在上述实现中，在纳米天线为长方体的情况下，可以将各超表面单元中的多个纳米天线设计成类似反射光栅的结构，这样可以使得各超表面单元在入射光很窄的情况下依然能够保持良好的相位调制性能，从而能够有效保证空间光调制器针对不同波长的入射光的调制性能的均衡。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面单元包括多个纳米天线，所述多个纳米天线中的每个纳米天线的形状为椭圆柱体。当纳米天线为介质天线时，所述每个纳米天线的目标截面的长轴长度和短轴长度大于或者等于所述第一波长的四分之一，并且小于或者等于所述第一波长的两倍。当纳米天线为金属天线时，所述每个纳米天线的目标截面的长轴长度和短轴长度大于或者等于所述第一波长的十分之一，并且小于或者等于所述第一波长。其中，所述每个纳米天线的两个底面与所述第一平板层平行，所述每个纳米天线的目标截面为所述每个纳米天线在所述至少两个超表面单元的排列方向上的最大截面。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面单元对应的纳米天线周期小于或者等于所述第一波长的两倍。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一电极层为反射式电极层或者透射式电极层。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触；

或者，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第一电极层相接触。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述空间光调制器还包括增透层和第二平板层，其中，所述增透层设置在所述第一平板层远离所述第二电极层的一侧，所述第二平板层设置在所述相变材料层和所述第一电极层之间。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面层包含在所述第二平板层朝向所述相变材料层的一侧，并且与所述相变材料层相接触。

在上述实现中，将第一超表面层设置在第二平板层中，这样可以减弱第一超表面层对相变材料层的材料分子取向的影响，从而可以提升相变材料层的偏折性能。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面层包含于所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第二平板层相接触。或者，所述第一超表面层包含于所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第二平板层包括至少两个层叠的子平板层，并且所述至少两个层叠的子平板层中任意两个相邻的子平板层的折射率不同。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述至少两个超表面单元还包括第二超表面单元，所述第一超表面单元和所述第二超表面单元在所述至少两个超表面单元的排列方向上的宽度不同。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述空间光调制器还包括波长选择层，所述波长选择层设置在所述相变材料层背向所述衬底层的一侧。所述波长选择层用于从所述空间光调制器的入射光中选择出所述第一波长的入射光，并将所述第一波长的入射光发送至所述相变材料层上与所述第一超表面单元对应的位置。

在上述实现中，相变材料层背向衬底层的一侧设置波长选择层，这样就可以使得特定波长的入射光能够集中发送到该特定波长在相变材料层上的特定位置上，从而尽可能多的到达特定波长对应的超表面单元上，这样可以有效提升空间光调制器对入射光的能量的使用效率，从而减低其自身的功耗。另外，这样也可以降低超表面单元的相位调制压力，从而进一步降低串扰。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述波长选择层包括相互层叠的第三平板层和第二超表面层，其中，所述第二超表面层包括多个形状为长方体的纳米天线。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述空间光调制器还包括取向层，所述取向层设置在所述相变材料层背向所述第一超表面层的一侧，并且与所述相变材料层背向所述第一超表面层的表面相接触。在实际工作时，该取向层用于控制相变材料层所包含的材料分子的取向，从而保证相变材料层的相位调制性能。

结合第一方面，在一种可选的实现方式中，所述第一电极层包括多个第一电极，所述第二电极层包括多个第二电极，所述多个第一电极与所述多个第二电极构成多个电极对，所述多个电极对中的至少一个电极对与所述至少两个超表面单元中的一个超表面单元相对应。

在上述实现中，由多个独立的电极来构成电极层，这样既可以通过电极层为相变材料层的不同区域实现独立供电，从而可以使得相变材料层的相位调制深度增大，进而提升相变材料层的相位调制性能。

第二方面，本申请实施例还提供了一种波长选择开关。该波长选择开关包括偏振转换棱镜、衍射光栅片、反射镜、透射镜以及如第一方面以及第一方面中任意一种可选方式所提供的空间光调制器。

实际工作时，所述偏振转换棱镜、所述衍射光栅片、所述反射镜以及所述透射镜共同用于将所述波长选择开关的入射光转换成多束波长不同的第三光波，并向所述空间光调制器发送所述多束第三光波。所述空间光调制器用于对所述多束第三光波中的每束第三光波进行相位调制以得到多束第四光波，并以不同的偏转角度向所述透射镜发送所述多束第四光波。所述多束第四光波会依次通过所述透射镜、所述反射镜、所述衍射光栅片以及所述偏振转换棱镜，并作为所述波长选择开关的出射光向所述波长选择开关的外部传播。

在上述实现中，采用第一方面所涉及的空间光调制器来构成波长选择开关，由于空间光调制器的串扰小且相位调制性能稳定，可以有效保证波长选择开关的波长选择精度。

第三方面，本申请实施例还提供了一种投影系统。所述投影系统包括光源、空间光调制器、透镜以及屏幕。其中，所述空间光调制器包括相变材料层和第一超表面层，所述第一超表面层包括多个像素单元，所述多个像素单元中的每个像素单元包括多个子像素单元，所述多个子像素单元中的每个子像素单元包括至少四个纳米天线，所述多个子像素单元中包括至少两个谐振频率不相同的子像素单元。

实时工作时，所述空间光调制器用于通过所述相变材料层和所述多个像素单元对所述光源提供的源光波进行处理以得到多束第一光波，并向所述透镜发射所述多束第一光波。其中，一个像素单元对应处理一束第一光波，所述多个像素单元中的任一像素单元对应的第一光波的颜色值由所述任一像素单元所包含的每个子像素单元所对应的部分相变材料层接入的电压大小决定。所述透镜用于对所述多束第一光波进行调焦，并将调焦后的所述多束第一光波发射给所述屏幕进行显示。

在上述实现中，在投影系统所包含的空间光调制器中设置包含有多个像素单元的第一超表面层，并且在每个像素单元内设计多个谐振频率不同的子像素单元，这样就可以使得空间光调制器能够基于相变材料层和这种差异化设计的第一超表面层来实现更好的调色效果，从而可以提升投影系统的整体性能。并且，这种特殊设计的空间光调制器所需要的驱动电压更小，调色速度更快。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述多个子像素单元中包括第一子像素单元，所述第一子像素单元包括的每个纳米天线的形状为圆柱体。所述每个纳米天线的直径大于或者等于所述第一子像素单元对应的预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长。所述至少四个纳米天线中任意两个相邻的纳米天线之间的间隔大于或者等于所述预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长。其中，所述预设波长与所述第一子像素单元的谐振频率相对应。

在上述实现中，将子像素单元中的纳米天线的形状设计为圆柱体，并且基于子像素单元能通过的光波的波长进一步设计了纳米天线的直径以及相邻纳米天线之间的间隔的取值范围，这样就可以有效保证子像素单元的滤光性能，进而保证了空间光调制器的调色性能，从而可以提升投影系统的整体性能。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述多个子像素单元中包括第一子像素单元，所述第一子像素单元包括的每个纳米天线的形状为长方体。所述每个纳米天线的各边长大于或者等于所述第一子像素单元对应的预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长。所述至少四个纳米天线中任意两个相邻的纳米天线之间的间隔大于或者等于所述预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长。其中，所述预设波长与所述第一子像素单元的谐振频率相对应。

在上述实现中，将超表面单元中的纳米天线的形状设计为长方体，并且子像素单元的预设波长限定了纳米天线的各边长的取值范围，可以通过长方体的纳米天线设计来优化相变材料层的取向，也可以有效保证子像素单元的滤光性能，进而保证了空间光调制器的调色性能。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述空间光调制器还包括第一平板层、第一电极层、第二电极层和衬底层。其中，所述衬底层和所述第一平板层相互平行，所述衬底层和所述第一平板层相向侧分别设置有所述第一电极层和所述第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层之间设置有所述第一超表面层和所述相变材料层，所述第一电极层包括多个第一电极，所述第二电极层包括多个第二电极，所述多个第一电极与所述多个第二电极构成多个电极对，所述多个电极对中的至少一个电极对与一个子像素单元相对应。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触。或者，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第一电极层相接触。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述空间光调制器还包括增透层和第二平板层。其中，所述增透层设置在所述第一平板层远离所述第二电极层的一侧，所述第二平板层设置在所述相变材料层和所述第一电极层之间。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面层包含于所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第二平板层相接触。或者，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述第一超表面层包含于所述第二平板层朝向所述相变材料层的一侧，并且与所述相变材料层相接触。

在上述实现中，将第一超表面层设置在第二平板层中，这样可以减弱第一超表面层对相变材料层的材料分子取向的影响，从而可以提升相变材料层的偏折性能。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述第二平板层包括至少两个层叠的子平板层，并且所述至少两个层叠的子平板层中任意两个相邻的子平板层的折射率不同。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述空间光调制器还包括波长选择层，所述波长选择层设置在所述相变材料层背向所述衬底层的一侧。所述波长选择层用于对所述源光波进行波长选择，以得到并向相变材料层发送一束或者多束波长不同的第二光波，其中，所述一束或者多束第二光波中的每束第二光波在所述相变材料层上入射的部分相变材料层所对应的子像素单元的谐振频率与所述每束第二光波的波长相对应。

在上述实现中，相变材料层背向衬底层的一侧设置波长选择层，这样就可以使得特定波长的入射光能够集中发送到该特定波长对应的部分相变材料层上，从而尽可能多的到达能够通过该特定波长的光波的子像素单元，这样可以有效提升空间光调制器对源光波的能量的使用效率，从而减低其自身的功耗。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述空间光调制器还包括取向层，所述取向层设置在所述相变材料层背向所述第一超表面层的一侧，并且与所述相变材料层背向所述第一超表面层的表面相接触。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述投影系统还包括波长选择器件，所述波长选择器件设置在所述光源和所述空间光调制器之间。所述波长选择器件用于对所述源光波进行波长选择，以得到并向空间光调制器发送一束或者多束波长不同的第三光波。

在上述实现中，在光源与空间光调制器之间设置波长选择器件，这样就可以使得空间光调制器的入射光为经过初步分束的第三光波，这样就可以使得空间光调制器的入射光能够尽可能多的到达各子像素单元，这样可以有效提升空间光调制器的能量的使用效率，从而减低其自身的功耗。同时，也可以减小各子像素单元的滤波压力。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述投影系统还包括偏振片，所述偏振片设置在所述光源与所述空间光调制器之间。所述偏振片用于对所述源光波进行偏振态调整，并向所述空间光调制器发送偏振态调整后源光波。

在上述实现中，在光源与空间光调制器之间的任意位置设置偏振片，使得偏振片能够和第一超表面层协同工作，从而使得空间光调制器具备高消光比。

结合第二方面，在一种可选的实现方式中，所述投影系统还包括分光片，所述分光片设置在所述光源与所述空间光调制器之间。所述分光片用于向所述空间光调制器转发所述源光波。所述分光片还用向所述透镜发送所述一束或者多束第一光波。

采用本申请实施例，可有效解决空间光调制器对不同波长入射光的调制性能的不均衡的问题，可减少或者消除空间光调制器的不同波长的出射光之间的串扰，可提升空间光调制器的性能和适用性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种空间光调制器一结构示意图；

图2是本申请实施例提供的超表面单元一结构示意图；

图3是本申请实施例提供的超表面单元又一结构示意图；

图4是本申请实施例提供的超表面单元又一结构示意图；

图5是本申请实施例提供的超表面单元又一结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种第二平板层的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图；

图11是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图；

图12是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图；

图13是本申请实施例提供的一种波长选择开关的结构示意图；

图14是本申请实施例提供的一种投影系统一结构示意图；

图15是本申请实施例提供的一种空间光调制器工作原理示意图；

图16是本申请实施例提供的子像素单元一结构示意图；

图17是本申请实施例提供的子像素单元又一结构示意图；

图18是本申请实施例提供的另一种空间光调制器一结构示意图；

图19是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图；

图20是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图；

图21是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图；

图22是本申请实施例提供的又一种第二平板层的结构示意图；

图23是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图；

图24是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图；

图25是本申请实施例提供的一种投影系统又一结构示意图；

图26是本申请实施例提供的一种投影系统又一结构示意图；

图27是本申请实施例提供的投影系统又一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

随着光学技术的不断发展，空间光调制器的应用范围也变得越来越广，如常见的光学投影系统、波长选择开关(wavelength selective switch，WSS)等光学系统中均会使用到空间光调制器。现有的相位型空间光调制器大多采用包含液晶层的层叠式结构，但是由于液晶层对不同波长的入射光的反射效率不同，这容易在相位调制的同时引入不必要的强度调制，从而导致空间光调制器的不同波长的出射光之间串扰较大，这严重影响了该相位型空间光调制器的工作性能。

因此，本申请要解决的技术问题是：如何解决空间光调制器对不同波长入射光的调制性能的不均衡，从而提升空间光调制器的整体性能和适用性。

为解决上述问题，本申请提供了一种空间光调制器，该空间光调制器不仅包含相变材料层，还包含有一个针对不同波长的入射光波进行差异化设计的超表面层(为方便区别，下文将以第一超表面层代替描述)。该第一超表面层包括依次排列的至少两个超表面单元，并且这至少两个超表面单元中的每个超表面单元对应的谐振频率与每个超表面单元预配置的入射光波的波长相对应。该空间光调制器可以基于相变材料层和第一超表面层对入射光波进行高精度的联合相位调制，并且由于第一超表面层针对不同入射波长的差异化设计，可以有效的解决因对不同波长的入射光的反射效率不同所导致的串扰较大的问题，可以提升空间光调制器的性能及适用性。

请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种空间光调制器一结构示意图。如图1所示，该空间光调制器100可包括衬底层10、第一电极层11、第一超表面层12、相变材料层13、第二电极层14以及第一平板层15。如图1所示，衬底层10、第一电极层11、第一超表面层12、相变材料层13、第二电极层14以及第一平板层15以层叠的形式设置在一起。具体的，衬底层10与第一平板层15相互平行，衬底层10和第一平板层15的相向侧分别设置有第一电极层11以及第二电极层14。也可以理解成，衬底层10朝向第一平板层15的一侧设置有第一电极层11，第一平板层15朝向衬底层10的一侧设置有第二电极层14。在第一电极层11与第二电极层14之间设置有第一超表面层12和相变材料层13。

另外，上述第一超表面层12具体可包括在同一方向上依次排列的至少两个超表面单元120。这至少两个超表面单元120中的各超表面单元对应的谐振频率不相同，并且每个超表面单元对应的谐振频率与每个超表面单元预配置的入射光波长相对应。例如，以这至少两个超表面单元120中的第一超表面单元121为例，假设第一超表面单元121预配置的入射光波长为第一波长λ1，则第一超表面单元121对应的谐振频率f1与第一波长λ1相对应。可选的，假设光波的波速为V，则第一波长λ1对应的频率为V/λ1，则第一超表面单元121对应的谐振频率f1即可为V/λ1，又或者，第一超表面单元121对应的谐振频率f1可为(V/λ1)*p1，其中，p1为预设的系数。当然，这里仅是示例性的表述了超表面单元预配置的入射光波长与超表面单元的谐振频率之间的对应关系，实际实现中，也可为其他预设的对应关系，本申请对此不作具体限制。这里需要说明的是，在实际实现中，上述至少两个超表面单元120中的某些超表面单元其实际的入射光可能并不是纯净的单色光，而是由多束波长接近的单色光形成的复色光。在这种情况下，这些超表面单元的实际的入射光波长即可为这些复色光对应的中心波长。

在实际工作时，第一电极层11和第二电极层14上电后，第一电极层11和第二电极层14之间存在一定的电压差，这样就可以使得相变材料层13在给电压差的作用下具备一定的相位调整功能。这里需要说明的是，相变材料层13所能实现的相位调制程度是由第一电极层11与第二电极层14之间的电压差大小所决定的。空间光调制器100的入射光可透过第一平板层15和第二电极层14到达相变材料层13。在第一电极层11与第二电极层14之间的电压差的作用下，相变材料层13用于对该入射光进行一次相位调制(为方便区别，下文将以第一相位调制代替描述)，并将经过第一相位调制得到的光波发送给上述至少两个超表面单元120中的某一个超表面单元。而这个超表面单元可用于对经过第一相位调制得到的光波进行又一次相位调制(为了方便区别，后文将用第二相位调制代替描述)，以得到并输出经过第二相位调制得到的光波。

这里需要补充的是，在空间光调制器100为透射式空间光调制器的场景下，上述第二电极层14与第一电极层11可以均为透射式电极层。而上述经过第二相位调制得到的光波则会透过第一电极层11和衬底层10向空间光调制器100的外部传播。在空间光调制器100为反射式空间光调制器的场景下，上述第一电极层11则为反射式电极层。而上述经过第二相位调制得到的光波则会由第一电极层11反射至上述某一个超表面单元，并由这个超表面单元以及相变材料层13再次进行第一相位调制和第二相位调制，并且经过再次调制得到的光波会透过第二电极层14以及第一平板层15向空间光调制器100的外部传播。

继续以第一超表面单元121为例，其预配置的入射光波长为第一波长λ1。在实际工作时，空间光调制器100接收到的第一波长λ1的入射光会透过第一平板层15和第二电极层14到达相变材料层13。相变材料层13可用于对该第一波长λ1的入射光进行第一相位调制以得到第一光波，并将该第一光波发送给上述第一超表面单元121。该第一超表面单元121可对上述第一光波进行第二相位调制，以得到并输出第二光波。然后，在空间光调制器100为透射式空间光调制器的情况下，上述第二光波会透过上述第一电极层11和衬底层10向空间光调制器100的外部传播。而在空间光调制器100为反射式空间光调制器的情况下，上述第二光波则由第一电极层11反射回第一超表面单元121，并再次由第一超表面单元121以及相变材料层13分别进行第二相位调制和第一相位调制，以得到第五光波。然后，该第五光波会透过第二电极层14和第一平板层15向空间光调制器100的外部传播。

在上述实现中，在空间光调制器100内设置有相变材料层13以及针对不同波长的入射光差异化设计的第一超表面层12。一方面，通过对第一超表面层12的差异化设计，使得空间光调制器100能够通过第一超表面层12所包含的不同的超表面单元对不同波长的入射光进行均衡的相位调制，从而可以有效解决空间光调制器对不同波长入射光的调制性能的不均衡的问题，可提升空间光调制器100的性能。另一方面，也可通过相变材料层13以及第一超表面层12对不用波长的入射光进行联合相位调制，从而可以进一步扩大空间光调制器100的相位深度，使得空间光调制器100的出射光的偏转角度范围更大。

此外，由于增加了针对不同入射光波长差异化设计的第一超表面层12，可以降低对相变材料层13的折射率变化范围的要求，从而可以减少相变材料层的厚度，降低空间光调制器100的驱动电压，提升调制效率。进一步的，由于不需要相变材料层13的折射率变化范围很大，这样就可以覆盖生产工艺带来的误差所造成的影响，可以提升工艺容差。而工艺容差的增大，使得能够通过精度较低且工艺成熟的CMOS工艺进行器件的生产，可以减低器件的生产成本。同时，由于不需要相变材料层13的折射率变化范围很大，还可缓解相变材料层13相控阵实际偏转效率低的问题。

后文为了方便对空间光调制器100的空间结构作进一步的描述，引入了一个三维的空间方位坐标系，该空间方位坐标系中包括有第一方向y、第二方向x和第三方向z。其中，该第二方向x即为上述至少两个超表面单元120中各超表面单元依次排列的方向，该第一方向y与上第二方向x相互垂直，并且第一方向y与第二方向x所在平面与上述第一平板层15(或者衬底层10)平行。上述第三方向z即为空间光调制器100中包括的各层依次层叠的方向，并且第三方向z与所述第二方向x和第一方向y所在平面垂直。

在一种可行的实现方式中，请参见图2，图2是本申请实施例提供的超表面单元一结构示意图。如图2所示，第一超表面层12中的第一超表面单元121可由多个纳米天线均匀排列而成，每个纳米天线的形状均为圆柱体，并且每个纳米天线的尺寸相同。具体的，当纳米天线为介质天线时，第一超表面单元121中的每个纳米天线的直径可以等于或者大于上述第一波长λ1的四分之一，并且小于或者等于上述第一波长λ1的两倍。而当纳米天线为金属天线时，每个纳米天线的直径d1可以大于或者等于第一波长λ1的十分之一，并且小于或者等于第一波长λ1。比如，以第一超表面单元121中的纳米天线1211为例，假设其直径为d1。当纳米天线1211为介质天线时，直径d1的取值范围即可为[λ1/4，2*λ1]。而当纳米天线1211为金属天线时，直径d1的取值范围即可为[λ1/10，λ1]。

同样的，如图2所示，第一超表面层12中的第二超表面单元122也可由多个尺寸相同的圆柱体纳米天线均匀排列而成。而当纳米天线为介质天线时，第二超表面单元122中的每个纳米天线的直径也应该等于或者大于第二超表面单元122预配置的入射光波长(为方便说明，下文将以第二波长λ2代替描述)的四分之一，并且小于或者等于上述第二波长λ2的两倍。而当纳米天线为金属天线时，每个纳米天线的直径d2可以大于或者等于第二波长λ2的十分之一，并且小于或者等于第二波长λ2。以第二超表面单元122中的纳米天线1221为例，假设其直径为d2。当纳米天线1221为介质天线时，直径d2的取值范围即可为[λ2/4，2*λ2]。而当纳米天线1221为金属天线时，直径d2的取值范围即可为[λ2/10，λ2]。

这里需要理解到的是，本实施例所谓的介质天线指的是由低损耗高频介质材料(如聚苯乙烯等)制作而成的纳米天线，其可用于传导电磁波(如光波等)。所谓的金属天线指的是由金、银、铜等材料制作而成的纳米天线，其同样可以用于传导电磁波。

需要说明的是，前文仅针对第一超表面单元121和第二超表面单元122的结构进行了具体的说明，而在实际实现中，第一超表面层12中除第一超表面单元121和第二超表面单元122以外的其他多个超表面单元，在保证其各自的谐振频率与其各自预配置的入射光波长相关联的前提下，可以采用和第一超表面单元121以及第二超表面单元122类似的结构，也可以采用和第一超表面单元121以及第二超表面单元122不同的结构，本申请对此不作限定。当然，优选的是第一超表面层12中的各个超表面单元都采用类似的结构。

进一步的，在纳米天线的形状为圆柱体的情况下，优选的，各超表面单元中的各个纳米天线的轴向可以与第三方向z平行。

在上述实现中，将超表面单元中的纳米天线的形状设计为圆柱体，并且基于超表面单元所对应的入射光波长进一步设计了纳米天线的直径的取值范围，这样就可以有效保证超表面单元的谐振频率与超便面单元预配置的入射光波长之间的关联性，进而保证了各超表面单元的相位调制性能的均衡。

在另一种可行的实现方式中，请参见图3，图3是本申请实施例提供的超表面单元又一结构示意图。如图3所示，上述第一超表面层12中的第一超表面单元121可以由多个尺寸相同的长方体纳米天线均匀排列而成。并且，当纳米天线为介质天线时，第一超表面单元121中的每个纳米天线的各边长可以等于或者大于上述第一波长λ1的四分之一，且小于或者等于上述第一波长λ1的两倍。而当纳米天线为金属天线时，每个纳米天线的各边长可以大于或者等于第一波长λ1的十分之一，并且小于或者等于第一波长λ1。例如，以第一超表面单元121中的纳米天线1212为例，其各边长具体可以包括在第二方向x上的边长h1、在第一方向y上的边长h2以及在第三方向z上的边长h3。在各纳米天线为介质天线的情况下，上述边长h1、边长h2和边长h3的取值范围均为[λ1/4，2*λ1]，也即λ1/4≤h1≤2*λ1，λ1/4≤h2≤2*λ1，λ1/4≤h3≤2*λ1。在各纳米天线为金属天线的情况下，纳米天线1212的边长h1、边长h2和边长h3的取值范围均为[λ1/10，λ1]，也即λ1/10≤h1≤λ1，λ1/10≤h2≤λ1，λ1/10≤h3≤λ1。

同样的，上述第一超表面层12中的第二超表面单元122也可由多个尺寸相同的长方体纳米天线均匀排列而成。并且，当纳米天线为介质天线时，第二超表面单元122中的每个纳米天线的各边长也可以等于或者大于第二超表面单元122预配置的第二波长λ2的四分之一，且小于或者等于上述第二波长λ2的两倍。而当纳米天线为金属天线时，每个纳米天线的各边长可以大于或者等于第二波长λ2的十分之一，且小于或者等于第二波长λ2。这里以第二超表面单元122中的纳米天线1222为例，其各边长具体包括在第二方向x上的边长h4、在第一方向y上的边长h5以及在第三方向z上的边长h6。在各纳米天线为介质天线的情况下，纳米天线1222的边长h4、边长h5以及边长h6的取值范围均为[λ2/4，2*λ2]，也即λ2/4≤h4≤2*λ2，λ2/4≤h5≤2*λ2，λ2/4≤h6≤2*λ2。而在各纳米天线为金属天线的情况下，纳米天线1222的边长h4、边长h5和边长h6的取值范围均为[λ2/10，λ2]，也即λ2/10≤h4≤λ2，λ2/10≤h5≤λ2，λ2/10≤h6≤λ2。

需要说明的是，在实际实现中，第一超表面层12中除第一超表面单元121和第二超表面单元122以外的其他多个超表面单元，在保证其各自的谐振频率与其各自预配置的入射光波长相对应的前提下，可以都采用和第一超表面单元121以及第二超表面单元122类似的结构，也可以采用和第一超表面单元121以及第二超表面单元122不同的结构，本申请对此不作限定。优选的是第一超表面层12中的各个超表面单元都采用类似的结构。

在上述实现中，将超表面单元中的纳米天线的形状设计为长方体，并且基于超表面单元所对应的入射光波长进一步设计了纳米天线的各边长的取值范围，一方面可以通过长方体的纳米天线设计来优化相变材料层13的取向，另一方面也可以有效保证超表面单元的谐振频率与超表面单元预配置的入射光波长相关联，进而也可保证各超表面单元的相位调制性能的均衡。

优选的，在第一超表面层12中的各超表面单元中的纳米天线的形状为长方体的情况下，各超表面单元所包含的多个纳米天线可以在第一方向y上依次排列，并且各个纳米天线的长边与至少两个超表面单元的排列方向(即前文所述的第二方向x)平行。换一句话说，就是上述各超表面单元中包含的各长方体纳米天线在第一方向y上排列成类似反射光栅的结构。例如，请参见图4，图4是本申请实施例提供的超表面单元又一结构示意图。以第一超表面单元121以及第二超表面单元122为例，如图4所示，第一超表面单元121即包括多个长方体形状的纳米天线，并且这些纳米天线在第一方向上依次排列成了类似反射光栅的结构，每个纳米天线的长边都与第二方向x平行。同样的，第二超表面单元122也包括多个长方体形状的纳米天线，并且这些纳米天线在第一方向上依次排列成了类似反射光栅的结构，每个纳米天线的轴向都与第二方向x平行。

在上述实现中，在纳米天线为长方体的情况下，可以将各超表面单元中的多个纳米天线设计成类似反射光栅的结构，这样可以使得各超表面单元在入射光很窄的情况下依然能够保持良好的相位调制性能，从而能够有效保证空间光调制器100针对不同波长的入射光的调制性能的均衡。

在又一种可选的实现方式中，请参见图5，图5是本申请实施例提供的超表面单元又一结构示意图。这里，图5是第一超表面层12在第三方向z上的部分俯视图。如图5所示，上述第一超表面层12中的第一超表面单元121可以由多个尺寸相同的椭圆柱体纳米天线均匀排列而成。可以理解到的是，当各纳米天线为椭圆柱体时，各纳米天线在第一方向y和第二方向x所在平面的投影即为椭圆形。当纳米天线为介质天线时，第一超表面单元121中的每个纳米天线的目标截面所对应的长轴长度和短轴长度可以等于或者大于第一波长λ1的四分之一，且小于或者等于第一波长λ1的两倍。而当纳米天线为金属天线时，每个纳米天线的目标截面对应的长轴长度和短轴长度可以大于或者等于第一波长λ1的十分之一，并且小于或者等于第一波长λ1。这里需要说明的是，各椭圆柱体纳米天线的两个底面均与第一平板层15平行，而各椭圆柱体纳米天线的目标截面即为各椭圆柱体纳米天线在第二方向x上的最大截面(也可以理解为各椭圆柱体纳米天线与第三方向z相互垂直的最大截面)。例如，以第一超表面单元121中的纳米天线1213为例，假设其目标截面的长轴长度为a1，目标截面的短轴长度为b1。在纳米天线为介质天线的情况下，长度a1和长度b1的取值范围均为[λ1/4，2*λ1]，也即λ1/4≤a1≤2*λ1，λ1/4≤b1≤2*λ1。在纳米天线为金属天线的情况下，长度a1和长度b1的取值范围均为[λ1/10，λ1]，也即λ1/10≤a1≤λ1，λ1/10≤b1≤λ1。

同样的，上述第一超表面层12中的第二超表面单元122也可由多个尺寸相同的椭圆柱体纳米天线均匀排列而成。并且，当纳米天线为介质天线时，第二超表面单元122中的每个纳米天线的目标截面的长轴长度和短轴长度均大于或者等于第二波长λ2的四分之一，且小于或者等于上述第二波长λ2的两倍。而当纳米天线为金属天线时，每个纳米天线的目标截面的长轴长度和短轴长度均可以大于或者等于第二波长λ2的十分之一，且小于或者等于第二波长λ2。这里以第二超表面单元122中的纳米天线1223为例，假设其目标截面的长轴长度为a2，目标截面的短轴长度为b2。

在各纳米天线为介质天线的情况下，长度a2和长度b2的取值范围均为[λ2/4，2*λ2]，也即λ2/4≤a2≤2*λ2，λ2/4≤b2≤2*λ2。而在各纳米天线为金属天线的情况下，长度a2和长度b2的取值范围均为[λ2/10，λ2]，也即λ2/10≤a2≤λ2，λ2/10≤b2≤λ2。

需要说明的是，在实际实现中，第一超表面层12中除第一超表面单元121以及第二超表面单元122以外的其他多个超表面单元，在保证其各自的谐振频率与其各自预配置的入射光波长相对应的前提下，可以都采用和第一超表面单元121以及第二超表面单元122类似的结构，也可以采用和第一超表面单元121以及第二超表面单元122不同的结构，本申请对此不作限定。优选的是第一超表面层12中的各个超表面单元都采用类似的结构。

这里还需要说明的是，前文都是以超表面单元中包含的各个纳米天线的形状相同这一场景为例对各超表面单元(如第一超表面单元121和第二超表面单元122)的结构进行描述的，而在实际实现中，同一超表面单元中的多个纳米天线也可采用不同的形状。比如，第一超表面单元121中包含的一部分纳米天线的形状可以为长方体，其包含的另一部分纳米天线的形状可以为圆柱体。又比如，第二超表面单元122中包含的一部分纳米天线的形状可以为圆柱体，其包含的另一部分纳米天线的形状可以为椭圆柱体。换一句话说，本实施例涉及的超表面单元，其所包含的多个纳米天线的形状可以是相同的，也可以是不相同的，此处不作具体限制。

进一步的，在实际实现中，若超表面单元中的纳米天线是均匀排布的，则超表面单元在其所处的平面上就会存在有相应的纳米天线周期。这里，所谓的纳米天线周期，即为两个相邻的纳米天线的相同位置上的两个点之间的距离大小。例如，请继续参见图2，以第一超表面单元121为例，其在第一方向y和第二方向x所在平面上即存在两个纳米天线周期，一个是第一方向y上的纳米天线周期L1，一个是第二方向x上的纳米天线周期L2。其中，纳米天线周期L1即为在第一方向y上相邻的两个圆柱体纳米天线上两个相同位置的点(这里是以两个相邻的圆柱体纳米天线的端面的圆心为例)之间的距离。纳米天线周期L2即为在第二方向x上相邻的两个圆柱体纳米天线上两个相同位置的点(这里是以两个相邻的圆柱体纳米天线的端面的圆心为例)之间的距离。还需要说明的是，上述纳米天线周期L1和纳米天线周期L2也可以相等，在这种情况下即可以理解为超表面单元只有一个纳米天线周期。

结合前文针对纳米天线周期的描述，在超表面单元中的纳米天线均匀排布的场景下，无论其形状为前文所述的圆柱体、长方体或者椭圆柱体或者其他形状，各超表面单元所对应的纳米天线周期应小于或者等于各超表面单元预配置的入射光波长的两倍。下面以圆柱体纳米天线这一实现方式为例，如图2所示，假设第一超表面单元121对应有纳米天线周期为L1和纳米天线周期L2，则L1应小于或者等于第一波长λ1的两倍(即L1≤2*λ1)，并且L2也应小于或者等于第一波长λ1的两倍(即L2≤2*λ1)。同样的，假设第二超表面单元122的在第一方向y上的纳米天线周期为L3，在第二方向x上的纳米天线周期为L4，则L3应小于或者等于第二波长λ2的两倍(即L3≤2*λ2)，并且L4应小于或者等于第二波长λ2的两倍(即L4≤2*λ2)。

需要补充说明的是，在上述几种可选的实现方式中，各超表面单元中包含的多个纳米天线都是均匀分布的，而在实际实现中，各超表面单元中包含的多个纳米天线也可以采取非均匀分布的方式，只需要保证各超表面单元对应的谐振频率与各超表面单元预配置的入射光的波长相关联即可。也就是说，前文仅是列举了几种超表面单元的具体结构的可选实现方式，而在实际实现中，超表面单元也采用除前述几种可选实现方式以外的其他实现方式来实现，只要能够使得超表面单元对应的谐振频率与其预配置的入射光的波长相关联即可，本申请对超表面单元的实际结构不作具体限制。

在一些可行的实现方式中，上述第一超表面层12中的各超表面单元在第二方向x上的宽度可以与各超表面单元的入射光在第二方向x上的宽度相适配，并且各超表面单元在第二方向x上的宽度可以相同，也可以不相同。这里需要说明的是，在超表面单元中的多个纳米天线均匀分布的情况下，超表面单元在第二方向x上的宽度即可为超表面单元在第二方向x上的纳米天线周期与其在第二方向x上每一行纳米天线所对应的纳米天线个数的乘积。例如，如图2所示，第一超表面单元121在第二方向x上的纳米天线周期为L2，并且其在第二方向x上每一行纳米天线所对应的纳米天线的个数为3，则第一超表面单元121在第二方向x上的宽度即为3*L2。类似的，第二超表面单元122在第二方向x上的纳米天线周期为L4，并且其在第二方向x上每一行纳米天线所对应的纳米天线的个数为4，则第一超表面单元121在第二方向x上的宽度即为2*L4。而3*L2与2*L4的值可以相等，也可不相等。

进一步的，在具体实现时，各超表面单元预配置的入射光波长在第二方向x上可以是规律性变化的(如在第二方向x上从大到小、在第二方向x上从小到大等)，也可以是非规律性变化的，本申请对此不作具体限制。同时，各超表面单元所包含的纳米天线的尺寸以及纳米天线周期在第二方向x上可以是规律性变化的，也可以是非规律性变化的，本申请对此也不作具体限制。

在上述实现中，第一超表面层12所包含的各超表面单元预配置的入射光波长以及各超表面单元的宽度在第二方向x上可以设计成规律性的变化，也可以设计成非规律性的变化，这样就可以使得空间光调制器100能够适用于入射光通信排布有规律或者无规律的光学系统中，可以保证空间光调制器100的适用性和实用性。

前文描述了第一超表面层12的多种可能的实现方式，下面将结合前文针对第一超表面层12的描述，对空间光调制器100的其他结构进行进一步的说明。

在一些可行的实现方式中，所述第一超表面层12可以包含在相变材料层13朝向第一电极层11的一侧，并且该第一超表面层12还有同时与第一电极层11相接触。需要理解到的是，由于相变材料层13属于流体，而第一超表面层12又是由多个纳米天线排列而成，每个纳米天线之间又存在一定的缝隙，因此第一超表面层12与相变材料层13可以以嵌合的方式设置在一起，但是第一超表面层12也不是完全包含在相变材料层13之内，其内部包含的各个纳米天线朝向第一电极层11的一侧的表面会穿过相变材料层并直接与第一电极层11相接触。比如请一并参见图1，如图1所示，第一超表面层12即与相变材料层13朝向第一电极层11的一侧相嵌合，并且穿过相变材料层13与第一电极层11相接触。

又或者，请参见图6，图6是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图。如图6所示，上述第一超表面层12也可以包含在相变材料层13朝向第二电极层14的一侧，并且该同时与第二电极层14相接触。和前文类似，所谓的包含是指第一超表面层12与相变材料层13朝向第二电极层14的一侧相嵌合，并非完全包含于相变材料层13。

在一些可行的实现方式中，请参见图7，图7是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图。如图7所示，该空间光调制器100还可包括增透层16和第二平板层17。其中，上述增透层16可设置在第一平板层15远离第二电极层14的一侧。或者说，增透层16可设置在第一平板层15背离第二电极层14的一面，并且与这个面相接触。上述第二平板层17可设置在相变材料层13与第一电极层11之间。并且，第二平板层17的一面与第一电极层11相接触，其另一面与相变材料层13相接触(在第一超表面层12包含于相变材料层13朝向第二电极层14的情况下)，或者，其另一面同时与相变材料层13以及第一超表面层12相接触(在第一超表面层12包含于相变材料层朝向第一电极层11的情况下)。

在实际工作时，上述增透层16可用于增加空间光调制器100的入射光的进光量，从而减少入射光的能量丢失。上述第二平板层17主要用于结合第一平板层15来固定相变材料层13所包含的流体的相变材料。

在空间光调制器100包含第二平板层17的情况下，在一种可选实现中，第一超表面层12的位置可以如图7所示，即第一超表面层12可以包含在相变材料层13朝向第一电极层11的一侧，并且直接与第二平板层17相接触。这里和前文类似，第一超表面层12并不是完全包含在相变材料层13的内部，而是有一部分表面穿过相变材料层13并与第二平板层17接触。

在另一种可选实现中，如前文所述，该第一超表面层12也可以包含在相变材料层13朝向第二电极层14的一侧，并且该同时与第二电极层14相接触。

在又一种可选实现中，请参见图8，图8是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图。如图8所示，上述第一超表面层12包含在所述第二平板层17朝向所述相变材料层13的一侧，并且与相变材料层13相接触。这里同样需要理解到的是，所谓的包含是指第一超表面层12与第二平板层17朝向相变材料层13的一侧相嵌合，并非完全包含于第二平板层17中。在该实现方式中，将第一超表面层12设置在第二平板层17中，这样可以减弱第一超表面层12对相变材料层13的材料分子取向的影响，从而可以提升相变材料层13的偏折性能。

进一步的，上述第二平板层17具体可包括至少两个层叠的子平板层，并且这至少两个层叠的子平板层中任意两个相邻的子平板层的折射率不同。这里需要理解到的是，对于第二平板层17包含的任意两个不相邻的子平板层而言，其折射率可以相同，也可以不相同，本申请对此不作具体限制。例如，请参见图9，图9是本申请实施例提供的一种第二平板层的结构示意图。如图9所示，假设第二平板层17具体由4个子平板层层叠而成，这4个子平板层包括第一子平板层171、第二子平板层172、第三子平板层173以及第四子平板层174。其中，第三子平板层173和第一子平板层171以及第二子平板层172的折射率不相同，第二子平板层172和第四子平板层174的折射率不相同。第一子平板层171与第二子平板层172的折射率可以相同，也可以不相同。第三子平板层173和第四子平板层174的折射率可以相同，也可以不相同。

可选的，假设空间光调制器100的工作波段的中心波长为第三波长λ3，则第二平板层17所包含的各子平板层的在第三方向z上的厚度(这里假设为H0)应大于或者等于上述第三波长λ3的五十分之一，并小于或者等于第三波长λ3。也即，λ3/50≤H0≤λ3。

在一些可行的实现方式中，请参见图10，图10是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图。如图10所示，该空间光调制器100还可包括波长选择层18，该波长选择层18可设置在相变材料层13背向衬底层10的一侧。也可以说，波长选择层18可设置在相变材料层13背向衬底层10的一侧的任意位置，只要保证空间光调制器100的入射光是经过波长选择层18到达相变材料层13即可。例如，如图10所示，在空间光调制器100包含增透层16的情况下，波长选择层18即可设置在增透层16与第一平板层15之间。

实际工作时，该波长选择层18主要用于对空间光调制器100的入射光进行波长选择，并将特定波长的入射光发射到相变材料层13上与该特定波长相对应的位置，这里，该位置对应的超表面单元的预配置的入射波长即为该特定波长。比如，该波长选择层18可以用于从空间光调制器100的入射光中选择出第一波长λ1的入射光，并将该第一波长λ1的入射光发送至所述相变材料层13上与第一超表面单元121对应的位置(为了方便区别，下文将以第一位置代替描述)。这里应理解，第一超表面单元121对应的第一位置处的部分相变材料层主要用于对第一波长λ1的入射光进行第一相位调制以得到相应的第一光波。又比如，该波长选择层18还可以用于从空间光调制器100的入射光中选择出第二波长λ2的入射光，并将该第二波长λ2的入射光发送至所述相变材料层13上与第二超表面单元122对应的位置(为了方便区别，下文将以第二位置代替描述)。这里应理解，第二超表面单元122对应的第二位置处的部分相变材料层主要用于对第二波长λ2的入射光进行第一相位调制以得到相应的第六光波，并将该第六光波发送至第二超表面单元122。

在上述实现中，相变材料层13背向衬底层10的一侧设置波长选择层18，这样就可以使得特定波长的入射光能够集中发送到该特定波长在相变材料层13上的特定位置上，从而尽可能多的到达特定波长对应的超表面单元上，这样可以有效提升空间光调制器100对入射光的能量的使用效率，从而减低其自身的功耗。另外，这样也可以降低超表面单元的相位调制压力，从而进一步降低串扰。

进一步的，请继续参见图10，如图10所示，上述波长选择层18具体可包括第三平板层181和第二超表面层182。其中，第三平板层181以及第二超表面层182均与第一平板层15平行。

优选的，如图10所示，第二超表面层182具体可以由多个长方体形状的纳米天线排列而成，本申请对这多个长方体形状的纳米天线的尺寸以及纳米天线周期不作具体限制。

这里还需要说明的是，第二超表面层182中包含的多个纳米天线的形状也可以是圆柱体、椭圆柱体或者其他形状，本申请对此不作具体限制。同样的，第二超表面层182中包含的多个纳米天线的形状可以是相同的，也可以是不相同的，本申请对此同样不作限定。

在一些可选的实现方式中，请参见图11，图11是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图。如图11所示，该空间光调制器100还可包括取向层19。该取向层19设置在所述相变材料层13背向所述第一超表面层12的一侧。或者说，该取向层19设置在相变材料层13远离第一超表面层12的表面上。如图11所示，相变材料层13背向第一超表面层12的一侧即为其朝向第二电极层14的一侧，因此该取向层19即可设置在第二电极层14与相变材料层13之间。

在实际工作时，该取向层19用于控制相变材料层13所包含的材料分子的取向，从而保证相变材料层13的相位调制性能。

在一些可行的实现方式中，上述第一电极层11具体可包括多个第一电极，上述第二电极层14也可包括多个第二电极。并且，上述多个第一电极与上述多个第二电极构成多个电极对，这多个电极对中的至少一个电极对与上述至少两个超表面单元120中的一个超表面单元相对应。这里需要说明的是，上述多个电极对中的各电极对所接入的电压可以相同，也可以不相同，本申请对此不作具体限制。某一超表面单元对应的电极对可以是1个，也可以是多个，本申请对此不作限定。

实际工作时，上述多个电极对中任意一个或者多个电极对用于为该任意一个或者多个电极对之间的部分相变材料层提供相应的电压，以使得该部分相变材料层能够对其接收到光波进行第一相位调制，并将经过第一相位调制的光波发送至与该任意一个或者多个电极对相对应的超表面单元上。

例如，请参见图12，图12是本申请实施例提供的一种空间光调制器又一结构示意图。如图12所示，假设第一电极层11包括5个第一电极，分别为第一电极111、第一电极112、第一电极113、第一电极114以及第一电极115。假设第二电极层14包括5个第二电极，分别为第二电极141、第二电极142、第二电极143、第二电极144以及第二电极145。其中，第一电极111与第二电极141构成了与第一超表面单元121对应的电极对(为方便区别，下文将以第一电极对代替描述)，该第一电极对接入电压V1。第一电极112与第二电极142构成了与第二超表面单元122对应的电极对(为方便区别，下文将以第二电极对代替描述)，该第一电极对接入电压V2。在实际工作时，在电压V1的作用下，第一电极对之间的部分相变材料层即可对第一波长λ1的入射光进行第一相位调制以得到第一光波，并将该第一光波发送至第一超表面单元121以进行第二相位调制。同样的，在电压V2的作用下，第二电极对之间的部分相变材料层即可对第二波长λ2的入射光进行第一相位调制以得到第六光波，并将该第六光波光发送至第二超表面单元122以进行第二相位调制。可理解到的是，图12中是以一个电极对与一个超表面单元对应的场景为例示出的，而在实际实现中，也可以为多个电极对与一个超表面单元相对应。例如，也可以是第一电极111与第二电极141构成的第一电极对与第一电极112与第二电极142构成的第二电极对同时对应第一超表面单元121，而第一电极113与第二电极143构成的第三电极对与第一电极114与第二电极145构成的第四电极对同时对应第二超表面单元122。

这里还需要说明的是，在一些具体应用场景中(如投影等场景)，上述第一电极和第二电极又可以称为像素电极，而由第一电极和第二电极构成的电极对又可称为像素电极对。

在上述实现中，由多个独立的电极来构成电极层，这样既可以通过电极层为相变材料层13的不同区域实现独立供电，从而可以使得相变材料层13的相位调制深度增大，进而提升相变材料层13的相位调制性能。

需要补充说明的是，前文叙述的衬底层10的材料具体可以为硅或者氮化硅等。前文叙述的第二电极层14通常采用透明材料，如二氧化氮等。前文叙述的第一电极层11，在空间光调制器100为透射式的情况下，其材料可以与第二电极层14的材料相同。而在空间光调制器100为反射式的情况下，其材料可以为金属(如金、通、铝等)，其也可以是其他材料构成的布拉格反射光栅等反射结构。前文叙述的平板层(如第一平板层15、第二平板层17以及第三平板层181)，其材料可以为二氧化硅等。前文叙述的相变材料层13，其材料具体可以为液晶等相变材料。前文叙述的超表面层(如第一超表面层12以及第二超表面层182)，其材料(也可以理解为各纳米天线的材料)可由空间光调制器100所应用的光波段来确定。例如，假设空间光调制器100所应用的光波段为620nm～670nm，则超表面层的材料可以为二氧化钛。而当空间光调制器100所应用的光波段为1530nm～1565nm，则超表面层的材料可以为硅。当然了，超表面层的材料也可以是金属，如金、铜、铝等。

这里还需要说明的是，在上述实施例中，某一实现方式中针对某一技术特征的具体描述也可应用于解释其他实施方式中提及的对应的技术特征。例如，前文基于图2-图5描述了第一超表面层12的多种可选结构，这多种可选结构均可以是图6、图7等图所描述的空间光调制器100的所包含的超表面层的描述。也就是说，在上述实施例中，空间光调制器100中各器件或者模块的不同的具体结构可以相互组合，而这些相互组合得到的方案均应视为在本申请的保护范围之内。

在本实施例中，在空间光调制器100内设置相变材料层13以及针对不同波长的入射光差异化设计的第一超表面层12。一方面，通过对第一超表面层12的差异化设计，使得空间光调制器100能够通过第一超表面层12所包含的不同的超表面单元对不同波长的入射光进行均衡的相位调制，从而可以有效解决因对不同波长的入射光的反射效率不同所导致的串扰较大的问题，可提升空间光调制器100的调制性能。另一方面，也可通过相变材料层13以及第一超表面层12对不用波长的入射光进行联合相位调制，从而进一步扩大空间光调制器100的相位深度，使得空间光调制器100的出射光的偏转角度范围更大。

请参见图13，图13是本申请实施例提供的一种波长选择开关的结构示意图。如图13所示，该波长选择开关300可包括偏振旋转棱镜301、衍射光栅片302、反射镜303、透射镜304以及如前文所述的空间光调制器100。

实际工作时，所述偏振旋转棱镜301、衍射光栅片302、反射镜303以及透射镜304共同用于将所述波长选择开关300的入射光转换成多束波长不同的第三光波，并将所述多束第三光波发送给所述空间光调制器100。而该空间光调制器100可用于对所述多束第三光波中的每束第三光波进行相位调制以得到多束相位不同第四光波，并以不同的偏转角度输出所述多束相位不同的第四光波。进一步的，上述多束第四光波会再依次经过透射镜304、反射镜303以及衍射光栅片302以及所述偏振旋转棱镜301，并作为所述波长选择开关300的出射光向所述波长选择开关300的外部传播。这里，上述偏振旋转棱镜301主要用于对其入射光进行偏振状态的调整，并出射经过偏正状态调制后的光波。而上述衍射光栅片302主要用于将复用的入射光衍射为波长不同的光波，并以不同的偏转角度出射波长不同的光波。反射镜303主要用于发射其入射光，透射镜304主要用于对其入射光进行调焦。

在上述实现中，采用前文所述的空间光调制器100来构成波长选择开关300，由于空间光调制器100的串扰小且相位调制性能稳定，可以有效保证波长选择开关300的波长选择精度。

在一些可行的实现方式中，波长选择开关300的入射光可以由与该波长选择开关300相连接的光纤阵列中的一根光纤(为方便区别，下文将以第一光纤代替描述)输入。这里，该光纤阵列具体可由多根光纤组成。而空间光调制器100以不同的偏转角度输出多束相位不同的第四光波会依次经过透射镜304、反射镜303、衍射光栅片302以及偏振旋转棱镜301的作用而转换成波长选择开关300的多束出射光，并且这多束出射光会分别通过光纤阵列中的不同光纤输出。

实施例二

随着光学技术的不断发展，空间光调制器的使用变得越来越普遍，特别是常见的投影系统中。然而，现有的投影系统，由于其使用的空间光调制器的滤光性能较差，因此整体性能不佳。

为解决上述问题，本申请提供了一种新的投影系统。请参见图14，图14是本申请实施例提供的一种投影系统一结构示意图。如图14所示，该投影系统500可包括光源51、空间光调制器52、透镜53以及屏幕54。其中，该空间光调制器52可包括层叠的相变材料层521以及第一超表面层522。该第一超表面层522具体可包括多个像素单元，而这个多个像素单元中的每个像素单元又可包括多个子像素单元，这多个子像素单元中的每个子像素单元又包括至少四个纳米天线。这里，如图14所示，为了方便对投影系统500的空间结构理解，还引入了一个三维的空间方位坐标系，该空间方位坐标系中包括有第一方向x、第二方向y和第三方向z。其中，该第三方向z同时与相变材料层521以及第一超表面层522垂直，并且与空间光调制器52的入射光的方向相反。上述第一方向x和第二方向y分别为第一超表面层522所包含的纳米天线的排列方向，并且该第一方向x和第二方向y相互垂直。

上述多个子像素单元包括至少两个谐振频率不相同的子像素单元，并且每个子像素单元对应的谐振频率即决定了每个子像素单元能通过的光波的波长。例如，以上述多个像素单元中包含的第一像素单元5221为例。请继续参加图14，假设第一像素单元5221包括4个子像素单元，分别为子像素单元221a、子像素单元221b、子像素单元221c以及子像素单元221d，则上述4个子像素单元中至少存在两个谐振频率不相同的子像素单元。这里假设子像素单元221a的谐振频率为f1，子像素单元221b的谐振频率为f2，子像素单元221c的谐振频率也为f2，子像素单元221d的谐振频率为f3，光波的波速为v，则子像素单元221a能通过的光波的第一波长即为V/f1，子像素单元221b和子像素单元221c能通过的光波的第二波长为V/f2，子像素单元221d能通过的光波的第三波长为V/f3。

在实际工作时，光源51用于为空间光调制器52提供源光波。而空间光调制器52用于通过相变材料层521以及第一超表面层522中的每个像素单元对应该源光波进行处理以得到多束第一光波。其中，第一超表面层522中的一个像素单元对应处理一束第一光波，所述第一超表面层522中的多个像素单元中的任一像素单元对应的第一光波的颜色值由所述任一像素单元所包含的每个子像素单元所对应的部分相变材料层接入的电压大小决定。

下面以第一像素单元5221为例，对相变材料层521以及第一超表面层522中的每个像素单元的工作原理进行描述。请一并参加图15，图15是本申请实施例提供的一种空间光调制器工作原理示意图。如图15所示，每个子像素单元会单独对应相变材料层521中的部分相变材料层。如子像素单元221a即对应部分相变材料层s1，子像素单元221b即对应部分相变材料层s2，子像素单元221c即对应部分相变材料层s3，子像素单元221d即对应部分相变材料层s4。这里需要说明的是，每个子像素单元对应的部分相变材料层指的包含在相变材料层521的上下表面之间并且与每个子像素单元相接触的一部分区域，图15为了方便绘制，仅示出了各部分相变材料层的一部分。与某个子像素单元对应的部分相变材料层，其接收或者发送的光波只会来自或者到达该子像素单元。例如，对于子像素单元221a对应的部分相变材料层s1，在空间光调制器52为透射式的场景下，该部分相变材料层s1调制后的光波只会到达子像素单元221a，而不会发送至其他子像素单元。而在空间光调制器52为反射式的场景下，该部分相变材料层s1第一次相位调制后的光波只会到达子像素单元221a，而不会发送至其他子像素单元，而通过子像素单元221a发射回来的光波也只会到达该部分相变材料层s1，并由该部分相变材料层s1进行第二次相位调制。另外，每个子像素单元对应的部分相变材料层会单独进行供电，并且基于供电电压的大小控制其通过的光波的光强。例如，部分相变材料层s1会接入电压V1，并在电压V1的作用下改变其材料分子的取向或者其折射率，从而将其通过的光波的光强控制为第一预设光强。同理，部分相变材料层s2会接入电压V2，并在电压V2的作用下将其通过的光波的光强控制为第二预设光强。部分相变材料层s3会接入电压V3，并在电压V3的作用下将其通过的光波的光强控制为第三预设光强。部分相变材料层s4会接入电压V4，并在电压V4的作用下将其通过的光波的光强控制为第四预设光强。

在实际工作时，空间光调制器52接收到的部分源光波会同时照射在部分相变材料层s1、部分相变材料层s2、部分相变材料层s3以及部分相变材料层s4上。结合前文的假设，在电压V1的作用下，部分相变材料层s1可将其接收到的第一源光波处理成第一预设光强的第四光波L1，并将该第四光波L1发送给子像素单元221a。然后，子像素单元221a对第四光波L1进行谐振，会将第四光波L1中除第一波长以外的其他波长的光滤除掉，从而得到第五光波L5。其中，第五光波L5的波长为第一波长，第五光波L5的光强为上述第一预设光强。同理。在电压V2的作用下，部分相变材料层s2可将其接收到的第二源光波处理成第二预设光强的第四光波L2，并将该第四光波L2发送给子像素单元221b。然后，子像素单元221b对第四光波L2进行谐振，会将第四光波L2中除第二波长以外的其他波长的光滤除掉，从而得到第五光波L6。其中，第五光波L5的波长为第二波长，第五光波L5的光强为上述第二预设光强。在电压V3的作用下，部分相变材料层s3可将其接收到的第三源光波处理成第三预设光强的第四光波L3，并将该第四光波L3发送给子像素单元221c。然后，子像素单元221c对第四光波L3进行谐振，同样会将第四光波L3中除第二波长以外的其他波长的光滤除掉，从而得到第五光波L7。其中，第五光波L7的波长为第二波长，第五光波L7的光强为上述第三预设光强。在电压V4的作用下，部分相变材料层s4可将其接收到的第四源光波处理成第四预设光强的第四光波L4，并将该第四光波L4发送给子像素单元221d。然后，子像素单元221d对第四光波L4进行谐振，会将第四光波L4中除第三波长以外的其他波长的光滤除掉，从而得到第五光波L8。其中，第五光波L8的波长为第三波长，第五光波L8的光强为上述第四预设光强。进一步的，由于子像素单元221a、子像素单元221b、子像素单元221c以及子像素单元221d会分别以特定的偏转角度出射上述第五光波L5、第五光波L6、第五光波L7以及第五光波L8，从而使得第五光波L5、第五光波L6、第五光波L7以及第五光波L8完成合束，以得到第一像素单元5221对应的特定颜色值的第一目标光波。这里可以理解到的是，第一目标光波的颜色值即可由第五光波L5、第五光波L6、第五光波L7以及第五光波L8的光强大小来确定。

简而言之，在实际工作时，空间光调制器52就是通过第一超表面层522上每个像素单元所包含的每个子像素单元以及每个子像素单元在相变材料层521中对应的部分相变材料层，来控制每个像素单元通过的不同波长的光波的比例，从而控制每个像素单元对应处理的目标光波的颜色值，进而使得屏幕54上与每个像素单元对应的像素显示相应的颜色。

进一步的，空间光调制器52还可将其得到的多束第一光波发送给所述透镜53。透镜53用于对这些第一光波进行调焦，并将调焦后的多束第一光波发射给屏幕54，从而使得屏幕54能够显示这多束第一光波。这里需要说明的是，屏幕54上存在多个像素，每个像素对应接收一束第一光波，因此当上述多束第一光波到的屏幕54上之后，即可使得屏幕54上的多个像素呈现各第一光波对应的颜色，从而实现投影显示功能。

在上述实现中，在投影系统所包含的空间光调制器中设置包含有多个像素单元的第一超表面层，并且在每个像素单元内设计多个谐振频率不同的子像素单元，这样就可以使得空间光调制器100能够基于相变材料层521和这种差异化设计的第一超表面层522来实现更好的调色效果，从而可以提升投影系统500的整体性能。并且，这种特殊设计的空间光调制器所需要的驱动电压更小，调色速度更快。

在一些可行的实现方式中，请参见图16，图16是本申请实施例提供的子像素单元一结构示意图。如图16所示，以子像素单元221a为例，其由至少四个纳米天线均匀排列而成，每个纳米天线的形状均为圆柱体，并且每个纳米天线的尺寸相同。另外，每个纳米天线的直径(如图16所示的d1)均大于或者等于第一子像素单元221a对应的预设波长的一百分之一，并且小于或者等于预设波长。这里，该预设波长与第一子像素单元221a的谐振频率f1相对应，该预设波长即为前文所述的子像素单元221a能通过的光波的第一波长(即V/f1)。也就是说，V/(100*f1)≤d1≤V/f1。上述至少四个纳米天线中的任意两个相邻的纳米天线之间的间隔大于或者等于预设波长的一百分之一，并且小于或者等于预设波长。这里需要说明的是，这里所述的纳米天线之间的间隔主要包含两种，一种是任意两个相邻的纳米天线在第一方向x上的间隔(如图16中所示的d3)，另一种是任意两个相邻的纳米天线在第二方向y上的间隔(如图16所示的d2)，而这两种间隔都应满足上述要求，也即V/(100*f1)≤d2≤V/f1，V/(100*f1)≤d3≤V/f1。

需要说明的是，上述实现方式中仅针对子像素单元221a中的纳米天线的结构进行了具体的说明，而在实际实现中，第一超表面层522中除子像素单元221a以外的其他子像素单元也可以都采用类似的结构，此处便不再一一列举。

进一步的，在纳米天线的形状为圆柱体的情况下，优选的，各个纳米天线的轴向与第三方向z平行。

在上述实现中，将子像素单元中的纳米天线的形状设计为圆柱体，并且基于子像素单元能通过的光波的波长进一步设计了纳米天线的直径以及相邻纳米天线之间的间隔的取值范围，这样就可以有效保证子像素单元的滤光性能，进而保证了空间光调制器52的调色性能，从而可以提升投影系统500的整体性能。

在一些可行的实现方式中，请参见图17，图17是本申请实施例提供的子像素单元又一结构示意图。如图17所示，子像素单元221a可以由至少四个尺寸相同的长方体纳米天线均匀排列而成。另外，每个纳米天线的各边长大于或者等于所述第一子像素单元对应的预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长。这里，针对预设波长的描述可一并参见前文，此处便不再赘述。例如，以子像素单元221a所包含的纳米天线a1为例，其各边长具体可以包括在第一方向x上的边长h1、在第二方向y上的边长h2以及在第三方向z上的边长h3。上述边长h1、边长h2和边长h3的取值均大于或者等于预设波长的一百分之一，并且小于或者等于预设波长。也即，V/(100*f1)≤h1≤V/f1，V/(100*f1)≤h2≤V/f1，V/(100*f1)≤h3≤V/f1。此外，子像素单元221a中任意两个相邻的纳米天线之间的间隔大于或者等于所述预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长。这里需要说明的是，这里所述的纳米天线之间的间隔主要包含两种，一种是任意两个相邻的纳米天线在第一方向x上的间隔(如图17中所示的d5)，另一种是任意两个相邻的纳米天线在第二方向y上的间隔(如图17所示的d4)，而这两种间隔都应满足上述要求，也即V/(100*f1)≤d4≤V/f1，V/(100*f1)≤d5≤V/f1。

需要说明的是，上述实现方式中仅针对子像素单元221a中的纳米天线的结构进行了具体的说明，而在实际实现中，第一超表面层522中除子像素单元221a以外的其他子像素单元也可以都采用类似的结构，此处便不再一一列举。

在上述实现中，将超表面单元中的纳米天线的形状设计为长方体，并且子像素单元的预设波长限定了纳米天线的各边长的取值范围，可以通过长方体的纳米天线设计来优化相变材料层521的取向，也可以有效保证子像素单元的滤光性能，进而保证了空间光调制器52的调色性能。

这里需要说明的是，本实施例所谓的纳米天线具体可以为介质天线或者金属天线。所谓的介质天线指的是由低损耗高频介质材料(如聚苯乙烯等)制作而成的纳米天线，其可用于传导电磁波(如光波等)。所谓的金属天线指的是由金、银、铜等材料制作而成的纳米天线，其同样可以用于传导电磁波。

这里还需要说明的是，前文都是以子像素单元中包含的各个纳米天线的形状相同这一场景为例对各子像素单元(如子像素单元221a)的结构进行描述的，而在实际实现中，同一子像素单元中的多个纳米天线也可采用不同的形状。比如，子像素单元221a中包含的一部分纳米天线的形状可以为长方体，其包含的另一部分纳米天线的形状可以为圆柱体。也就是说，本实施例涉及的子像素单元，其所包含的多个纳米天线的形状可以是相同的，也可以是不相同的，此处不作具体限制

在一些可选的实现方式中，请参见图18，图18是本申请实施例提供的另一种空间光调制器一结构示意图。如图18所示，该空间光调制器52还包括第一平板层523、第一电极层524、第二电极层525以及衬底层526，并且这些层结构以堆叠的形式设置在一起。具体的，所述衬底层526和所述第一平板层523相互平行，衬底层526和第一平板层523相向侧分别设置有第一电极层524和第二电极层525(或者说，衬底层526朝向第一平板层523的一侧设置有第一电极层524，第一平板层523朝向衬底层526的一侧设置有第二电极层525)，而第一电极层524和第二电极层525之间设置有第一超表面层522和相变材料层521。此外，第一电极层524可以包括多个第一电极，第二电极层525可包括多个第二电极，这多个第一电极和多个第二电极构成多个电极对(其中，一个第一电极与一个第二电极构成一个电极对)，这多个电极对中的至少一个电极对与第一超表面层522中的一个子像素单元相对应，并且为这一个子像素单元所对应的部分相变材料层供电。例如，如图18所示，上述多个第一电极具体可包括第一电极241、第一电极242、第一电极243、第一电极244以及第一电极245，上述多个第二电极可包括第二电极251、第二电极252、第二电极253、第二电极254以及第二电极255，这5个第一电极和5个第二电极就构成了5个电极对，这5个电极对中包括由第一电极241和第二电极251构成的与子像素单元221a相对应的电极对(为了方便区别，下文将以第一电极对代替描述)，这个第一电极对即可用于为子像素单元221a相对应部分相变材料层s1提供电压V1。同样的，这5个电极对中还包括由第一电极242和第二电极252构成的与子像素单元221b相对应的电极对(为了方便区别，下文将以第二电极对代替描述)，这个第二电极对即可用于为子像素单元221b相对应部分相变材料层s2提供电压V2。

在实际工作时，第一电极层524和第二电极层525需要先上电，从而使得各电极对存在一定的电压差，这样就可以使得相变材料层13中的各部分相变材料层的两端存在电压差，从而使得各部分相变材料层能够通过材料分子方向或者折射率的改变来实现对其通过的光波的光强的控制。在第一电极层524和第二电极层525上电之后，空间光调制器52接收到的源光波会透过第一平板层523到达相变材料层521，然后再经过相变材料层521以及第一超表面层522联合处理，从而得到多束第一光波。

这里需要补充的是，在空间光调制器52为透射式空间光调制器的场景下，上述第二电极层525与第一电极层524可以均为透射式电极层(或者说透明电极层)。而上述经过相变材料层521和第一超表面层522处理得到的多束光波即为第一光波，这多束第一光波也会透过第一电极层524和衬底层526向空间光调制器52的外部传播。在空间光调制器52为反射式空间光调制器的场景下，上述第一电极层524则为反射式电极层。而上述经过相变材料层521和第一超表面层522第一次处理后的光波并不是前文所述的第一光波，这些光波会由第一电极层524再次反射回第一超表面层522，然后由第一超表面层522和相变材料层521再次进行处理方可得到前文所述的多数第一光波，然后这多束第一光波会透过第二电极层525以及第一平板层523向空间光调制器52的外部传播。这里应理解，前文所述的图14、图15以及图18都是以透射式空间光调制器为例进行表述的，由于对于空间光调制器52来说，在结构上，反射式与透射式的区别主要在于第一电极层524是否为透射式电极层，在功能上，反射式与透射式的区别主要在于通过的光波是否需要由相变材料层521和第一超表面层522进行两次相同的处理。基于此，为了避免赘述，后文在针对空间光调制器52的其他结构和功能进行描述的时候，将以透射式空间光调制器这一场景为例。

在一些可行的实现方式中，所述第一超表面层522可以包含在所述相变材料层521朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第一电极层相接触。

需要理解到的是，由于相变材料层521属于流体，而第一超表面层522又是由多个纳米天线排列而成，每个纳米天线之间又存在一定的缝隙，因此第一超表面层522与相变材料层521可以以嵌合的方式设置在一起，但是第一超表面层522也不是完全包含在相变材料层521之内，其内部包含的各个纳米天线朝向第一电极层524的一侧的表面会穿过相变材料层521并直接与第一电极层524相接触。比如请一并参见图14，如图14所示，第一超表面层522即与相变材料层521朝向第一电极层524的一侧相嵌合，并且穿过相变材料层521与第一电极层524相接触。

又或者，请参见图19，图19是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图。如图19所示，上述第一超表面层522也可以包含在相变材料层521朝向第二电极层525的一侧，并且同时与第二电极层525相接触。和前文类似，所谓的包含是指第一超表面层522与相变材料层521朝向第二电极层525的一侧相嵌合，并非完全包含于相变材料层521。

在一些可行的实现方式中，请参见图20，图20是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图。如图20所示，该空间光调制器52还可包括增透层527和第二平板层528。其中，上述增透层527可设置在第一平板层523远离第二电极层525的一侧。或者说，增透层527可设置在第一平板层523背离第二电极层525的一面，并且与该第一平板层523相贴合。上述第二平板层528可设置在相变材料层521与第一电极层524之间。并且，第二平板层528一面与第一电极层524相接触，其另一面与相变材料层521相接触(在第一超表面层522包含于相变材料层521朝向第二电极层525的情况下)，或者，其另一面同时与相变材料层521以及第一超表面层522相接触(在第一超表面层522包含于相变材料层朝向第一电极层524的情况下)。

在实际工作时，上述增透层527可用于增加空间光调制器52的入射光的进光量，从而减少入射光的能量丢失。上述第二平板层528主要用于结合第一平板层523来固定相变材料层521所包含的流体的相变材料。

在空间光调制器52包含第二平板层528的情况下，在一种可选实现中，第一超表面层522的位置可以如图20所示，即第一超表面层522可以包含在相变材料层521朝向第一电极层524的一侧，并且直接与第二平板层528相接触。这里和前文类似，第一超表面层522并不是完全包含在相变材料层521的内部，而是有一部分表面穿过相变材料层521并与第二平板层528接触。

在另一种可选实现中，如前文所述，该第一超表面层522也可以包含在相变材料层521朝向第二电极层525的一侧，并且该同时与第二电极层525相接触。

在又一种可选实现中，请参见图21，图21是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图。如图21所示，上述第一超表面层522也可包含在所述第二平板层528朝向所述相变材料层521的一侧，并且与相变材料层521相接触。这里同样需要理解到的是，所谓的包含是指第一超表面层522与第二平板层528朝向相变材料层521的一侧相嵌合，并非完全包含于第二平板层528中。在该实现方式中，将第一超表面层522设置在第二平板层528中，这样可以减弱第一超表面层522对相变材料层521的材料分子取向的影响，从而可以提升相变材料层521的偏折性能。

进一步的，上述第二平板层528具体可包括至少两个层叠的子平板层，并且这至少两个层叠的子平板层中任意两个相邻的子平板层的折射率不同。这里需要理解到的是，对于第二平板层528包含的任意两个不相邻的子平板层而言，其折射率可以相同，也可以不相同，本申请对此不作具体限制。例如，请参见图22，图22是本申请实施例提供的又一种第二平板层的结构示意图。如图22所示，假设第二平板层528具体由4个子平板层层叠而成，这4个子平板层包括第一子平板层5281、第二子平板层5282、第三子平板层5283以及第四子平板层5284。其中，第三子平板层5283和第一子平板层5281以及第二子平板层5282的折射率不相同，第二子平板层5282和第四子平板层5284的折射率不相同。第一子平板层5281与第二子平板层5282的折射率可以相同，也可以不相同。第三子平板层5283和第四子平板层5284的折射率可以相同，也可以不相同。

可选的，假设空间光调制器52的工作波段的中心波长为第六波长λ6，则第二平板层528所包含的各子平板层的在第三方向z上的厚度(这里假设为H0)应大于或者等于上述第六波长λ6的五十分之一，并小于或者等于第六波长λ6。也即，λ6/50≤H0≤λ6。

在一些可行的实现方式中，请参见图23，图23是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图。如图23所示，该空间光调制器52还可包括波长选择层529，该波长选择层529可设置在相变材料层521背向衬底层526的一侧。也可以说，波长选择层529可设置在相变材料层521背向衬底层526的一侧的任意位置，只要保证空间光调制器52的入射的光波是经过波长选择层529到达相变材料层521即可。例如，如图23所示，在空间光调制器52包含增透层527的情况下，波长选择层529即可设置在增透层527与第一平板层523之间。

实际工作时，该波长选择层529主要用于对空间光调制器52接收到的源光波进行波长选择以得到一束或者多数波长不相同的光波(为方便区别，下文将以第三光波代替描述)，并将这一束或者多数第三光波发送给相变材料层521。所述一束或者多束光波中的每个第三光波在所述相变材料层521上入射的部分相变材料层所对应的子像素单元的谐振频率与所述每个第三光波的波长相对应。或者说，每个第三光波入射的部分相变材料层所对应的子像素单元能够通过的波长即为每个第三光波的波长。比如，结合前文针对子像素单元的示例，该波长选择层529可以用于从源光波中选择出第一波长的光波，并将该第一波长的光波发送至所述相变材料层521包含的与子像素单元221a相对应的部分相变材料层s1。又比如，该波长选择层529还可以用于从源光波中选择出第二波长的光波，并将该第二波长的光波发送至所述相变材料层521包含的与子像素单元221a相对应的部分相变材料层s2。

在上述实现中，相变材料层521背向衬底层526的一侧设置波长选择层529，这样就可以使得特定波长的入射光能够集中发送到该特定波长对应的部分相变材料层上，从而尽可能多的到达能够通过该特定波长的光波的子像素单元，这样可以有效提升空间光调制器52对源光波的能量的使用效率，从而减低其自身的功耗。

可选的，请继续参见图23，如图23所示，该波长选择层529具体可包括第三平板层5292和第二超表面层5291。其中，第三平板层5292以及第二超表面层5291均与第一平板层523平行。

优选的，上述第二超表面层5291具体可以由多个长方体形状的纳米天线排列而成，本申请对这多个长方体形状的纳米天线的尺寸以及纳米天线周期不作具体限制。

这里还需要说明的是，第二超表面层5291中包含的多个纳米天线的形状也可以是圆柱体、椭圆柱体或者其他形状，本申请对此不作具体限制。同样的，第二超表面层5291中包含的多个纳米天线的形状可以是相同的，也可以是不相同的，本申请对此同样不作限定。

在一些可选的实现方式中，请参见图24，图24是本申请实施例提供的另一种空间光调制器又一结构示意图。如图24所示，该空间光调制器52还可包括取向层530。该取向层530设置所述相变材料层521背向所述第一超表面层522的一侧。或者说，该取向层530设置在相变材料层521远离第一超表面层522的表面处，并且与该表面相接触。如图24所示，相变材料层521背向第一超表面层522的一侧即为其朝向第二电极层525的一侧，所以该取向层530即可设置在第二电极层525与相变材料层521之间。

在实际工作时，该取向层530用于控制相变材料层521所包含的材料分子的取向，从而来保证相变材料层521的性能稳定性。

在一些可行的实现方式中，请参见图25，图25是本申请实施例提供的一种投影系统又一结构示意图。如图25所示，该投影系统500还可包括波长选择器件55。该波长选择器件55可设置在光源51与空间光调制器52之间。在实际工作时，该波长选择器件55可用于接收来自于光源51的源光波，对该源光波进行波长选择以得到一束或者多束波长不同的第三光波，并将这一束或者所述波长不同的第三光波发送给空间光调制器52。应理解，在这种情况下，空间光调制器52的入射光便不再是光源输出的源光波，而是波长选择器件55输出的一束或者多束第三光波。

在上述实现中，在光源51与空间光调制器52之间设置波长选择器件55，这样就可以使得空间光调制器52的入射光为经过初步分束的第三光波，这样就可以使得空间光调制器52的入射光能够尽可能多的到达各子像素单元，这样可以有效提升空间光调制器52的能量的使用效率，从而减低其自身的功耗。同时，也可以减小各子像素单元的滤波压力。

可选的，上述波长选择器件55可以采用与前文所述的波长选择层529类似的结构，即波长选择器件55也可以由一个平板层和一个超表面层构成。当然了，波长选择器件55也可以采用其他可行的结构，本申请对波长选择器件55的具体结构不作限制。

还需要说明的是，在实际实现中，波长选择器件55与波长选择层529可以同时存在，也可以仅包含其中的某一个，本申请对此不作限制。

在一些可行的实现方式中，请参见图26，图26是本申请实施例提供的一种投影系统又一结构示意图。如图26所示，该投影系统500还可包括偏振片56。其中，该偏振片56可以设置在光源51与空间光调制器52之间的任意位置，如图26中即将偏振片56设置在光源51与波长选择器件55之间。应理解，偏振片56也可设置在波长选择器件55与空间光调制器52之间。总而言之，对于偏振片56的位置设计，只要能够保证光源51提供的光波能够经过偏振片56到达空间光调制器52即可。在实际工作时，偏振片56主要用于对光源51提供的源光波进行偏振态调整，并向空间光调制器52发送偏振态调整后的源光波。例如，当偏振片56的位置设置如图26所示时，偏振片56即可用于对光源51提供的源光波进行偏振态调整，并偏振态调整后的源光波发送给波长选择器件55。

在上述实现中，在光源51与空间光调制器52之间的任意位置设置偏振片56，使得偏振片56能够和第一超表面层522协同工作，从而使得空间光调制器52具备高消光比。

前文针对投影系统500的结构的描述，都是以空间光调制器52为透射式空间光调制器这一场景为例进行描述的，而在一些实际场景中，空间光调制器52也可以是反射式空间光调制器。当空间光调制器52为反射式空间光调制器时，请参见图27，图27是本申请实施例提供的投影系统又一结构示意图。如图27所示，该投影系统还可包括分光片57，并且该分光片57可以设置在光源51与空间光调制器52之间。该分光片57主要用于将向所述空间光调制器52转发光源51输出的源光波，同时向透镜53发送空间光调制器52输出的一束或者多束第一光波。也就是说，分光片57能够保证光源51输出的光波与空间光调制器52输出的光波之间的隔离，并且保证光源51输出的光波向空间光调制器52所在方位传播，而空间光调制器52反射出来的光波能够向透镜53所在方位传播。

这里需要说明的是，在该投影系统500同时还包括偏振片56和/或波长选择器件55的情况下，分光片57应该最接近光源51。也就是说，光源51输出的光波应该先到达分光片57，再经由偏振片56和/或波长选择器件55到达空间光调制器52，而空间光调制器52反射的光波应该先经由偏振片56和/或波长选择器件55到达分光片57，再由分光片57反射给透镜53。

需要补充说明的是，前文叙述的衬底层526的材料具体可以为硅或者氮化硅等。前文叙述的第二电极层525通常采用透明材料，如二氧化氮等。前文叙述的第一电极层524，在空间光调制器52为透射式的情况下，其材料可以与第二电极层525的材料相同。而在空间光调制器52为反射式的情况下，其材料可以为金属(如金、通、铝等)，其也可以是其他材料构成的布拉格反射光栅等反射结构。前文叙述的平板层(如第一平板层523、第二平板层528以及第三平板层5292)，其材料可以为二氧化硅等。前文叙述的相变材料层521，其材料具体可以为液晶等相变材料。前文叙述的超表面层(如第一超表面层522以及第二超表面层5291等)，其材料(也可以理解为各纳米天线的材料)可以为二氧化或者硅等，也可以为金属，如金、铜、铝等。

这里还需要说明的是，在上述实施例中，某一实现方式中针对某一技术特征的具体描述也可应用于解释其他实施方式中提及的对应的技术特征。例如，前文基于图16-图17描述了第一超表面层522的多种可选结构，这多种可选结构均可以是图14、图15以及其他相应的附图所描述的空间光调制器52的第一超表面层的描述。也就是说，在上述实施例中，空间光调制器52中各器件或者模块的不同的具体结构可以相互组合，投影系统500对应的不同结构也可以相互组合，而这些相互组合得到的方案均应视为在本申请的保护范围之内。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (32)

1.一种空间光调制器，其特征在于，所述空间光调制器包括：衬底层、第一电极层、第一超表面层、相变材料层、第二电极层以及第一平板层，所述衬底层和所述第一平板层相互平行，所述衬底层和所述第一平板层相向侧分别设置有所述第一电极层和所述第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层之间设置有所述第一超表面层和所述相变材料层；

所述第一超表面层包括依次排列的至少两个超表面单元，所述至少两个超表面单元中的每个超表面单元的谐振频率与所述每个超表面单元预配置的入射光波长相对应；

所述相变材料层用于基于所述第一电极层和所述第二电极层提供的电压对第一波长的入射光进行第一相位调制以得到第一光波，并将所述第一光波发送给所述至少两个超表面单元中的第一超表面单元，其中，所述第一超表面单元预配置的入射光波长为所述第一波长；

所述第一超表面单元用于对所述第一光波进行第二相位调制，以得到并输出第二光波。

2.根据权利要求1所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一超表面单元包括多个纳米天线，所述多个纳米天线中的每个纳米天线的形状为圆柱体；

当纳米天线为介质天线时，所述每个纳米天线的直径大于或者等于所述第一波长的四分之一，并且小于或者等于所述第一波长的两倍；

当纳米天线为金属天线时，所述每个纳米天线的直径大于或者等于所述第一波长的十分之一，并且小于或者等于所述第一波长。

3.根据权利要求1所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一超表面单元包括多个纳米天线，所述多个纳米天线中的每个纳米天线的形状为长方体；

当纳米天线为介质天线时，所述每个纳米天线的各边长大于或者等于所述第一波长的四分之一，并且小于或者等于所述第一波长的两倍；

当纳米天线为金属天线时，所述每个纳米天线的各边长大于或者等于所述第一波长的十分之一，并且小于或者等于所述第一波长。

4.根据权利要求3所述的空间光调制器，其特征在于，所述多个纳米天线在第一方向上依次排列，并且每个纳米天线的长边与所述至少两个超表面单元的排列方向平行；

其中，所述第一方向与所述至少两个超表面单元的排列方向相互垂直。

5.根据权利要求1所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一超表面单元包括多个纳米天线，所述多个纳米天线中的每个纳米天线的形状为椭圆柱体；

当纳米天线为介质天线时，所述每个纳米天线的目标截面的长轴长度和短轴长度大于或者等于所述第一波长的四分之一，并且小于或者等于所述第一波长的两倍；

当纳米天线为金属天线时，所述每个纳米天线的目标截面的长轴长度和短轴长度大于或者等于所述第一波长的十分之一，并且小于或者等于所述第一波长；

其中，所述每个纳米天线的两个底面与所述第一平板层平行，所述每个纳米天线的目标截面为所述每个纳米天线在所述至少两个超表面单元的排列方向上的最大截面。

6.根据权利要求2-5任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一超表面单元对应的纳米天线周期小于或者等于所述第一波长的两倍。

7.根据权利要求1-6任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一电极层为反射式电极层或者透射式电极层。

8.根据权利要求1-7任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触；

或者，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第一电极层相接触。

9.根据权利要求1-7任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述空间光调制器还包括增透层和第二平板层，其中，所述增透层设置在所述第一平板层远离所述第二电极层的一侧，所述第二平板层设置在所述相变材料层和所述第一电极层之间。

10.根据权利要求9所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一超表面层包含在所述第二平板层朝向所述相变材料层的一侧，并且与所述相变材料层相接触。

11.根据权利要求9所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一超表面层包含于所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第二平板层相接触；

或者，所述第一超表面层包含于所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触。

12.根据权利要求9-11任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述第二平板层包括至少两个层叠的子平板层，并且所述至少两个层叠的子平板层中任意两个相邻的子平板层的折射率不同。

13.根据权利要求1-12任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述至少两个超表面单元还包括第二超表面单元，所述第一超表面单元和所述第二超表面单元在所述至少两个超表面单元的排列方向上的宽度不同。

14.根据权利要求1-13任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述空间光调制器还包括波长选择层，所述波长选择层设置在所述相变材料层背向所述衬底层的一侧；

所述波长选择层用于从所述空间光调制器的入射光中选择出所述第一波长的入射光，并将所述第一波长的入射光发送至所述相变材料层上与所述第一超表面单元对应的位置。

15.根据权利要求14所述的空间光调制器，其特征在于，所述波长选择层包括相互层叠的第三平板层和第二超表面层。

16.根据权利要求1-15任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述空间光调制器还包括取向层，所述取向层设置在所述相变材料层背向所述第一超表面层的一侧，并且与所述相变材料层背向所述第一超表面层的表面相接触。

17.根据权利要求1-16任一项所述的空间光调制器，其特征在于，所述第一电极层包括多个第一电极，所述第二电极层包括多个第二电极，所述多个第一电极与所述多个第二电极构成多个电极对，所述多个电极对中的至少一个电极对与所述至少两个超表面单元中的一个超表面单元相对应。

18.一种波长选择开关，其特征在于，所述波长选择开关包括偏振转换棱镜、衍射光栅片、反射镜、透射镜以及如权利要求1-17任一项所述的空间光调制器；

所述偏振转换棱镜、所述衍射光栅片、所述反射镜以及所述透射镜共同用于将所述波长选择开关的入射光转换成多束波长不同的第三光波，并向所述空间光调制器发送所述多束第三光波；

所述空间光调制器用于对所述多束第三光波中的每束第三光波进行相位调制以得到多束第四光波，并以不同的偏转角度向所述透射镜发送所述多束第四光波，所述多束第四光波会依次通过所述透射镜、所述反射镜、所述衍射光栅片以及所述偏振转换棱镜，并作为所述波长选择开关的出射光向所述波长选择开关的外部传播。

19.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括光源、空间光调制器、透镜以及屏幕，其中，所述空间光调制器包括相变材料层和第一超表面层，所述第一超表面层包括多个像素单元，所述多个像素单元中的每个像素单元包括多个子像素单元，所述多个子像素单元中的每个子像素单元包括至少四个纳米天线，所述多个子像素单元中包括至少两个谐振频率不相同的子像素单元；

所述空间光调制器用于通过所述相变材料层和所述多个像素单元对所述光源提供的源光波进行处理以得到多束第一光波，并向所述透镜发射所述多束第一光波，其中，一个像素单元对应处理一束第一光波，所述多个像素单元中的任一像素单元对应的第一光波的颜色值由所述任一像素单元所包含的每个子像素单元所对应的部分相变材料层接入的电压大小决定；

所述透镜用于对所述多束第一光波进行调焦，并将调焦后的所述多束第一光波发射给所述屏幕进行显示。

20.根据权利要求19所述的投影系统，其特征在于，所述多个子像素单元中包括第一子像素单元，所述第一子像素单元包括的每个纳米天线的形状为圆柱体；

所述每个纳米天线的直径大于或者等于所述第一子像素单元对应的预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长；

所述至少四个纳米天线中任意两个相邻的纳米天线之间的间隔大于或者等于所述预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长；

其中，所述预设波长与所述第一子像素单元的谐振频率相对应。

21.根据权利要求19所述的投影系统，其特征在于，所述多个子像素单元中包括第一子像素单元，所述第一子像素单元包括的每个纳米天线的形状为长方体；

所述每个纳米天线的各边长大于或者等于所述第一子像素单元对应的预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长；

所述至少四个纳米天线中任意两个相邻的纳米天线之间的间隔大于或者等于所述预设波长的一百分之一，并且小于或者等于所述预设波长；

其中，所述预设波长与所述第一子像素单元的谐振频率相对应。

22.根据权利要求19-21任一项所述的投影系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括第一平板层、第一电极层、第二电极层和衬底层；

其中，所述衬底层和所述第一平板层相互平行，所述衬底层和所述第一平板层相向侧分别设置有所述第一电极层和所述第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层之间设置有所述第一超表面层和所述相变材料层，所述第一电极层包括多个第一电极，所述第二电极层包括多个第二电极，所述多个第一电极与所述多个第二电极构成多个电极对，所述多个电极对中的至少一个电极对与一个子像素单元相对应。

23.根据权利要求19-22任一项所述的投影系统，其特征在于，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触；

或者，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第一电极层相接触。

24.根据权利要求19-23任一项所述的投影系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括增透层和第二平板层，其中，所述增透层设置在所述第一平板层远离所述第二电极层的一侧，所述第二平板层设置在所述相变材料层和所述第一电极层之间。

25.根据权利要求24所述的投影系统，其特征在于，所述第一超表面层包含于所述相变材料层朝向所述第一电极层的一侧，并且与所述第二平板层相接触；

或者，所述第一超表面层包含在所述相变材料层朝向所述第二电极层的一侧，并且与所述第二电极层相接触。

26.根据权利要求24所述的投影系统，其特征在于，所述第一超表面层包含于所述第二平板层朝向所述相变材料层的一侧，并且与所述相变材料层相接触。

27.根据权利要求24-26任一项所述的投影系统，其特征在于，所述第二平板层包括至少两个层叠的子平板层，并且所述至少两个层叠的子平板层中任意两个相邻的子平板层的折射率不同。

28.根据权利要求19-27任一项所述的投影系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括波长选择层，所述波长选择层设置在所述相变材料层背向所述衬底层的一侧；

所述波长选择层用于对所述源光波进行波长选择，以得到并向相变材料层发送一束或者多束波长不同的第二光波，其中，所述一束或者多束第二光波中的每束第二光波在所述相变材料层上入射的部分相变材料层所对应的子像素单元的谐振频率与所述每束第二光波的波长相对应。

29.根据权利要求19-28任一项所述的投影系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括取向层，所述取向层设置在所述相变材料层背向所述第一超表面层的一侧，并且与所述相变材料层背向所述第一超表面层的表面相接触。

30.根据权利要求19-29任一项所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括波长选择器件，所述波长选择器件设置在所述光源和所述空间光调制器之间；

所述波长选择器件用于对所述源光波进行波长选择，以得到并向空间光调制器发送一束或者多束波长不同的第三光波。

31.根据权利要求19-30任一项所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括偏振片，所述偏振片设置在所述光源与所述空间光调制器之间；

所述偏振片用于对所述源光波进行偏振态调整，并向所述空间光调制器发送偏振态调整后源光波。

32.根据权利要求19-31任一项所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括分光片，所述分光片设置在所述光源与所述空间光调制器之间；

所述分光片用于向所述空间光调制器转发所述源光波；

所述分光片还用向所述透镜发送所述一束或者多束第一光波。