CN117215105A - 一种液晶器件、光学调制装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种液晶器件、光学调制装置和系统，应用在波长选择开关、激光雷达、无人驾驶、激光显示等领域。该液晶器件包括硅基背板、液晶层、透明盖板、超构表面结构以及包覆层。其中，液晶层位于透明盖板和包覆层之间，包覆层位于超构表面结构和液晶层之间，超构表面结构位于包覆层与硅基背板之间。本申请所揭示的器件，通过制备超构表面结构以产生预倾角，并结合传统LCoS器件的液晶层调制范围，提升整体光束角度扫描范围，即实现液晶器件(例如，LCoS)的大角度偏转，同时保持低插损。

Description

一种液晶器件、光学调制装置和系统
技术领域
本申请涉及光通信领域，并且更具体地，涉及一种液晶器件、光学调制装置和系统。
背景技术
光束偏转技术是一种对光束传播方向进行精准控制的技术。光学相控阵技术凭借轻小化、多路同时控制、电控可编程等特点在众多光束偏转技术中占据独特优势，其实现方式是对波前相位进行调制，使光束在特定方向上偏转，以达到光束扫描的目的。
其中，相位型硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCoS)作为液晶光学相控阵器件，可以使入射光传输后产生等效于光栅的效果，实现高分辨率空间光相位调制，进而改变光束的传播方向。虽然液晶光学相控阵器件能够实现一定范围内高精度、非机械式、稳定的光束扫描，但由于存在较大的像素尺寸以及光学回程区，导致其偏转角度受到限制，并且在大角度偏转下易产生较高的插损。
因此，如何实现LCoS器件的大角度偏转，且保持低插损是亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种液晶器件、光学调制装置和系统，能够实现入射光的大角度偏转，且保持器件的低插损。
第一方面，提供了一种液晶器件，包括：硅基背板、液晶层、透明盖板、超构表面结构以及包覆层。其中，液晶层位于透明盖板和包覆层之间，包覆层位于超构表面结构和液晶层之间，超构表面结构位于包覆层与硅基背板之间。
其中，超构表面结构以及包覆层的材料是不同的。示例性的，超构表面结构的材料可以是硅，包覆层的材料对应的可以是氧化硅或氮化硅。
需要说明的是，在本申请实施例中，超构表面结构(metasurface)也可以称为超表面结构。应理解，超构表面结构是一种具有光束偏转功能的横向亚波长尺寸量级的超薄微纳光学结构，用于实现高效光聚焦和光束整形，可以在不到一个光学波长的薄膜结构层上实现全2π相位的准确控制，从而实现对光波、电磁波相位、偏振方式、传播模式等特性的灵活有效调控。
具体地，超构表面结构用于对光信号的偏转角度进行调节。其中，具体的光束偏转角度可以通过设计不同的微纳结构进行灵活调节，比如通过改变微纳结构的尺寸、材料、在硅基背板上的空间排布等，最终实现大角度范围的光束偏转扫描。包覆层用于平化超构表面结构。其中，平化是指对微纳结构(超构表面结构)的表面进行填平，使其表面平整，有利于兼容后续液晶层的封装工艺。
本申请所揭示的液晶器件，以传统LCoS器件为例，通过在硅基背板与液晶层之间制备一层或多层超构表面结构，引入光束预倾角(A)，以实现对光束传播方向预倾斜。与传统液晶器件相比，在光束偏转角度方面多出一个调节的自由度，使得可以通过改变预倾角的度数来灵活调节器件光束扫描范围。利用超构表面结构对光束的静态偏转，以及传统LCoS器件的液晶层对光束动态偏转扫描(-B～B)，提升整体光束角度扫描范围(A-B～A+B)。
另外，本申请所揭示的液晶器件实现大角度光束扫描的功能来源于超构表面结构的引入，不依赖器件液晶层的调制，其衍射效率和插损与传统器件相比无差别，能够在保持低插损的前提下，大幅度增加器件的扫描角度范围。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，液晶器件为硅基液晶LCoS器件。
可选地，液晶器件是液晶显示器(liquid crystal display，LCD)。其中，LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下玻璃基板上设置薄膜场效应晶体(thinfilm transistor，TFT)，上玻璃基板上设置彩色滤光片，通过改变TFT上的信号与电压来控制液晶分子的转动方向，从而实现控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，透明盖板上靠近液晶层的一侧包括电极层#1。
其中，电极层#1用于保护液晶层，以及使光信号透过并导电。
可选地，在液晶层与包覆层之间包括电极层#2。也就是说，液晶层包括导向材料，可以在零电压情况下固定液晶分子的排列方向。因此，在液晶层上下两侧均有电极层。例如，电极层#1为负极，电极层#2为正极。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电极层#1为氧化铟锡(indium tinoxide，ITO)层。
其中，ITO层具有很好的导电性和透明性，能够使光信号透过并导电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，硅基背板包括驱动电路、反射层和钝化层，反射层和钝化层位于超构表面结构和驱动电路之间。
示例性的，反射层的材料可以是铝Al，用于提高硅基背板的反射率。钝化层的材料可以是介质材料SiO2或者SiN，用于防止Al金属氧化。
示例性的，驱动电路可以是CMOS芯片，用于在反射层与透明盖板之间施加电压，以驱动调制液晶层(例如，液晶分子的旋转角度)，达到对光束进行相位调制的目的。
可选地，硅基背板还包括电极层#2和像素阵列。其中，驱动电路、电极层#2、像素阵列、反射层和钝化层可以集成在硅基背板上；或者，电极层#2和像素阵列集成在驱动电路上，且驱动电路、反射层和钝化层集成在硅基背板上。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，超构表面结构包括多个元胞，多个元胞中的每个元胞包括多个微纳结构，多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加。
应理解，微纳结构是具有亚波长量级尺寸的超薄结构，每个微纳结构对入射光具有特定的相位延迟，不同微纳结构的尺寸和空间排布可以生成特定的相位梯度。
其中，多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加，可以理解为：多个微纳结构的几何参数(例如，半径R、边长(例如，长和宽)、周长)沿同一方向逐渐增加。
示例性的，当微纳结构的形状为矩形，则对应的几何参数可以是长、宽或周长；当微纳结构的形状为圆柱形，则对应的几何参数可以是R或周长。
在该实现方式中，超表面结构一般是按照元胞进行周期排布的，即同一超构表面结构的多个元胞的周期通常是相同的，且每个元胞内的多个微纳结构的几何参数沿同一方向逐渐变化。例如，超表面结构#1包括元胞#1和元胞#2，则元胞#1和元胞#2分别包括6个微纳结构，且这6个微纳结构的表面积在元胞内沿着同一方向(例如，从左至右)依次增加。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，液晶器件包括多个超构表面结构，其中，任意两个超构表面结构位于硅基背板的不同区域，且任意两个超构表面结构的元胞的周期不同。
具体地，根据闪耀光栅公式tanθ＝λ/T可以得出，光束偏转角度θ反比于光栅周期T。其中，λ表示入射光波长。
通过改变相位梯度可以灵活调节光束偏转角度θ，利用超构表面结构的元胞的周期不同，可以产生不同相位梯度(例如，0～2π)，进而引入不同的预倾角(A)，以实现-90°到90°角度范围的光束偏转。
示例性，超构表面结构#1包括元胞#1和元胞#2，元胞#1和元胞#2分别包括10个微纳结构，尺寸依次为1nm至10nm逐渐增加，相位梯度为0～2π。类似地，超构表面结构#2包括元胞#3和元胞#4，元胞#3和元胞#4分别包括8个微纳结构，尺寸依次为1nm至8nm逐渐增加，相位梯度为0～π。此时，超构表面结构#1(元胞#1)和超构表面结构#2(元胞#3)的元胞的周期是不同的。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的数量不同。
示例性，超构表面结构#1的元胞包括10个微纳结构，超构表面结构#2的元胞包括8个微纳结构。
基于上述方案，通过改变微纳结构的数量可以调节预倾角A，进而产生不同的相位梯度实现不同范围的光束偏转，例如-90～90°。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的尺寸不同，微纳结构的尺寸与入射光的波长相关联。
应理解，微纳结构的尺寸与入射光的波长相关联，可以理解为微纳结构的尺寸变化范围一般为λ/4至λ/2，λ为入射光的波长，即微纳结构的尺寸大于或等于入射光波长的四分之一，且小于或等于入射光波长的二分之一。
示例性的，入射光的波长为400nm，则微纳结构的尺寸范围可以是100nm至200nm。
基于上述方案，通过改变微纳结构的尺寸可以调节预倾角A，进而产生不同的相位梯度实现不同范围的光束偏转，例如-90～90°。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，液晶器件还包括反射器件。其中，反射器件，用于将完成第一级光调制后的入射光照射至液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制。其中，第一级光调制是基于入射光照射至液晶器件的第一区域进行的，第二区域与第一区域位于硅基背板的不同区域。
示例性的，该反射器件可以是透镜，且该透镜的一侧具有中心镂空的反射镜镀膜。
基于上述方案，将入射光两次照射到液晶器件的硅基背板的两个不同区域进行2级光调制，可以整体扩展液晶器件的光束偏转能力。例如，第一级光调制的角度范围是-B～B，第二级光调制的角度范围是A-B～A+B，其中A是由于超构表面结构引入的预倾角。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，微纳结构的形状包括矩形、圆柱形或椭圆柱形中的至少一个。
也就是说，同一元胞内，或者不同超构表面结构的元胞内的微纳结构的形状可以相同，也可以不同，本申请对此不作具体限定。但是，从CMOS工艺设计角度来看，同一元胞内的多个微纳结构的形状通常是相同的。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，微纳结构的材料包括金、银、铝、硅、氮化镓或氧化钛中的至少一个。
也就是说，同一元胞内，或者不同超构表面结构的元胞内的微纳结构的材料可以相同，也可以不同，本申请对此不作具体限定。但是，从CMOS工艺设计角度来看，同一元胞内的多个微纳结构的材料通常是相同的。
第二方面，提供了一种光学调制装置，包括：反射器件，以及上述第一方面或第一方面任一种可能的实现方式中的液晶器件。其中，反射器件用于将完成第一级光调制的入射光照射至液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制，第一级光调制是基于入射光照射至液晶器件的第一区域进行的。
其中，第二区域与第一区域上的超构表面结构不同，也就是说，任意两个超构表面结构位于硅基背板的区域不同。
应理解，第一区域和第二区域可以看做是硅基背板上的不同区域，例如参见图4所示的硅基背板的分区的结构示意图，第一区域和第二区域上的超构表面结构不同可以理解为两个区域上的超表面结构的元胞中的微纳结构尺寸、材料、形状等互不相同，以及超构表面结构的元胞的周期不同等。
即，将具有光束偏转功能的亚波长量级的超构表面结构集成到硅基背板上，以实现对光束传播方向预倾斜。其中，具体的光束偏转角度A(或者说，预倾角A)可以通过不同设计的微纳结构(比如，通过改变微纳结构的尺寸、材料、空间排布等)进行灵活调节，最终实现大角度范围的光束偏转扫描。
可选地，该反射器件是透镜，且该透镜的一侧具有中心镂空的反射镜镀膜。
示例性的，第一区域为液晶器件的硅基背板的中央区域，该区域上无超表面结构，依靠器件本身的液晶驱动，实现-B～B的偏转角度扫描。然后，经过反射镜选择性地将光束照射到液晶器件的其他区域(该区域上具有超表面结构)进行第二级光调制，由于超构表面结构引入预倾角，使得液晶器件的整体扫描范围可以从之前的-B～B扩充为A-B～A+B。其中，通过制备不同设计的微纳结构可以产生不同的预倾角A(例如，-90～90°)
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，光学调制装置应用于波长选择开关(wavelength selective switch，WSS)。
示例性的，该光学调制装置还可以应用于车灯、激光雷达、光交换、无人驾驶、激光投影、激光显示、激光加工等领域，本申请对此不作具体限定。
第三方面，提供了一种光学调制系统，包括：上述第二方面或第二方面任一种可能的实现方式中所述的光学调制装置。
第四方面，提供了一种液晶器件调制方法，包括：入射光照射至液晶器件的第一区域，以进行第一级光调制；调制后的入射光经过反射器件照射至液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制。
其中，液晶器件包括硅基背板、液晶层、透明盖板、超构表面结构以及包覆层，透明盖板位于液晶层上，液晶层位于透明盖板和包覆层之间，包覆层位于超构表面结构和液晶层之间，超构表面结构位于包覆层和硅基背板之间，任意两个超构表面结构位于硅基背板的区域不同，也就是说，第二区域与第一区域上的超构表面结构是不同的。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，超构表面结构包括多个元胞，多个元胞中的每个元胞包括多个微纳结构，多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，液晶器件包括多个超构表面结构，其中，任意两个超构表面结构位于硅基背板的不同区域，且任意两个超构表面结构的元胞的周期不同。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，液晶器件为硅基液晶LCoS器件。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，透明盖板上靠近液晶层的一侧包括电极层#1。其中，电极层#1用于保护液晶层，以及使光信号透过并导电。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，电极层#1为氧化铟锡ITO层。其中，ITO层具有很好的导电性和透明性，能够使光信号透过并导电。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，硅基背板包括驱动电路、反射层和钝化层，反射层和钝化层位于超构表面结构和驱动电路之间。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的数量不同。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的尺寸不同，微纳结构的尺寸范围与入射光的波长相关联。具体地，微纳结构的尺寸大于或等于入射光波长的四分之一，且小于或等于入射光波长的二分之一
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，微纳结构的形状包括矩形、圆柱形或椭圆柱形中的至少一个。
结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，微纳结构的材料包括金、银、铝、硅、氮化镓或氧化钛中的至少一个。
第五方面，提供了一种液晶器件的制备方法，其特征在于，包括：提供硅基背板和液晶层；在液晶层上制备透明盖板；在硅基背板上制备超构表面结构以及包覆层，包覆层置于超构表面结构和液晶层之间。
第六方面，提供了一种波长选择开关WSS，包括：M个输入端口，上述第一方面或第一方面任一种可能的实现方式中所述的液晶器件，以及N个输出端口。
其中，光信号从M个输入端口中的至少一个输入端口输入，经过LCoS器件调制后，从N个输出端口中的至少一个输出端口输出，M和N为正整数，M和N中至少有一个大于1。
应理解，本申请所揭示的液晶器件(例如，硅基液晶LCoS器件)可应用在WSS中，属于光交换器件，通过调光引擎实现输入光信号从不同端口输出。
第七方面，提供了一种激光雷达，包括：上述第一方面或第一方面任一种可能的实现方式中所述的液晶器件。
第八方面，提供了一种芯片，包括：上述第一方面或第一方面任一种可能的实现方式中所述的液晶器件。
附图说明
图1是本申请实施例提供的液晶器件100的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的超构表面结构的元胞的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的液晶器件调节的光束扫描范围的示意图。
图4是本申请实施例提供的液晶器件的硅基背板107分区的结构示意图。
图5是本申请实施例提供的两级光学调制系统500的结构示意图。
图6是本申请实施例提供的液晶器件调制方法600的流程示意图。
图7是本申请实施例提供的波长选择开关WSS 700的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
本申请提供的技术方案可以应用于各种能够使用光束(或者说，信号光)来传输数据的通信系统，例如光交换、无人驾驶、数字中心网络、微波光子学、液晶天线、光学相控阵、波束成型、光束扫描、激光雷达、激光投影、激光显示、激光电视、全息显示、自适应光学、激光光束整形、激光加工、超快激光脉冲整形、激光主动成像、光学层析扫描以及视网膜成像等领域。
光束偏转技术是一种对光束传播方向进行精准控制的技术。光学相控阵技术凭借轻小化、多路同时控制、电控可编程等特点在众多光束偏转技术中占据独特优势，其实现方式是对波前相位进行调制，使光束在特定方向上偏转，以达到光束扫描的目的。当前，传统机械转镜技术由于体积大、稳定性差、功耗高、响应速度慢以及不易和驱动电压相结合等缺点，极大地限制了空间光学、信息光学的发展。因此，研究新型非机械式光束偏转技术显得尤为重要。
示例性的，相位型LCoS作为液晶光学相控阵器件，是由硅基电路背板和液晶光学元件组成的混合光电芯片，可以使入射光传输后产生等效于光栅的效果，实现高分辨率空间光相位调制的作用。在实际应用中，相位型LCoS器件只对入射光的空间相位进行调制，不影响其振幅，因此光束能量理论上不受损失，具有较高的光学能量效率。该器件可以实现让每2π周期内光场的波前附加相同的相位倾斜，使入射光传输后产生等效于光栅的效果，最终实现光束传播方向的改变。
具体地，利用液晶相控阵器件实现光束扫描的原理源于微波相控阵。通过控制相邻阵元出射光波之间的相位关系，可以模拟出一个可控楔角的阶梯型闪耀光栅，使入射光束经过器件在远场特定方向上发生相长干涉，从而在该方向上产生一束能量会聚度较高的光束。因此，利用周期性闪耀光栅模型，通过改变每周期内的台阶数，即改变电压相位差来控制光束的偏转。该实现方式通过控制电场强度能够实时、精确地改变光波传播方向，具有低驱动电压、质量小、体积小等优点。
根据闪耀光栅公式tanθ＝λ/T可以得出，光束偏振角度θ反比于光栅周期T。其中，λ表示入射光波长。因此，大角度的光束偏转需要液晶相控阵器件产生较小的相位周期。考虑到LCoS背板芯片设计与制备工艺的限制，目前最小像素尺寸为3.74μm，因此支持最大光束偏转角度仅为10°左右，且该角度很难进一步增大。另外，在对液晶相控阵施加电压时，相位无法从2π快速重置回0，而是产生下降回程区，且回程区在很大程度上会影响光束偏转效率。随着LCoS偏转角度的增加，光栅周期减小，器件的回程区域变多，导致衍射效率大幅度降低，插入损耗增大，这将进一步限制LCoS最大偏转角度。
综上所述，液晶光学相控阵器件虽然液晶光学相控阵器件能够实现一定范围内高精度、非机械式、稳定的光束扫描，但由于存在较大的像素尺寸和光学回程区，导致偏转角度受到限制，并且在大角度偏转下具有较高的插损。因此，如何实现LCoS器件的大角度偏转，并且保持低插损是亟待解决的问题。
有鉴于此，本申请技术方案提出了一种支持低插损、大角度偏转的液晶器件(例如，LCOS器件)。通过在硅基背板上制备具有光束偏转功能的极薄(亚波长量级)超构表面结构引入预倾角，从而灵活调节器件光束扫描范围，同时利用两级光调制系统可以整体扩展液晶器件的光束偏转能力。另外，本申请所揭示的液晶器件，并不依赖传统LCoS器件液晶层的调制，因此其衍射效率以及器件插损与传统LCoS器件相比没有差别。
为了便于理解本申请实施例，作出以下几点说明：
在本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中，A、B可以是单数或者复数。在本申请的文字描述中，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例中，“当……时”指在某种客观情况下设备会做出相应的处理，并非是限定时间，且也不要求设备在实现时一定要有判断的动作，也不意味着存在其它限定。
可以理解的是，在下文示出的实施例中“第一”、“第二”以及各种数字编号(例如，#1、#2)只是为了描述方便进行的区分，并不用来限制本申请实施例的范围。下文各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
下面将结合附图详细说明本申请提供的技术方案。
图1是本申请实施例提供的液晶器件100的结构示意图。如图1所示，以硅基液晶LCoS器件为例，该液晶器件100包括：透明盖板101、液晶层102、硅基背板107、超构表面结构104和包覆层103。
其中，透明盖板101位于液晶层102上，超构表面结构104和包覆层103位于硅基背板107上，液晶层102位于透明盖板101和包覆层103之间，包覆层103位于超构表面结构104和液晶层102之间。
需要说明的是，本申请实施例中超构表面结构也可以称为超表面结构，本申请对此不作具体限定。应理解，硅是一种可作为几乎所有半导体器件和集成电路基板的材料，因此硅基背板107中的主要材料是硅，可选地硅基背板中会掺杂一些其他金属材料。
应理解，超构表面结构是一种具有横向亚波长尺度的微纳结构，可以在不到一个光学波长的薄膜结构层上进行0～2π相位梯度的调制，从而实现对光波、电磁波相位、偏振方式、传播模式等特性的灵活有效调控。而且，超构表面结构的厚度在亚波长量级，更加有利于集成光学中的应用。
示例性的，超构表面结构104以及包覆层103的材料是不同的。示例性的，超构表面结构104的材料可以是硅，包覆层103的材料对应的可以是氧化硅或氮化硅。
具体地，超构表面结构104用于对光信号的偏转角度进行调节。包覆层103用于平化超构表面结构104。其中，平化是指对微纳结构(超构表面结构104)的表面进行填平，使其表面平整，有利于兼容后续液晶层102的封装工艺。
示例性的，液晶器件100为硅基液晶LCoS器件。应理解，LCoS技术是利用液晶光栅原理，调整不同波长的光反射角度来达到分离光的目的。
可选地，液晶器件是液晶显示器LCD。
在一种可能的实现方式中，硅基背板107包括驱动电路106、反射层和钝化层105。
其中，反射层和钝化层105位于超构表面结构104和驱动电路106之间。
示例性的，反射层的材料可以是铝Al，用于提高硅基背板的反射率。钝化层的材料可以是介质材料SiO2或者SiN，用于防止Al金属氧化。
可选地，驱动电路106是CMOS芯片。
可选地，硅基背板107还包括电极层#2和像素阵列。其中，驱动电路106、电极层#2、像素阵列、反射层和钝化层105可以集成在硅基背板107上；或者，电极层#2和像素阵列集成在驱动电路106上，且驱动电路106、反射层和钝化层105集成在硅基背板107上。
其中，像素阵列可以包括多个像素点，每个像素点支持独立调节，控制像素点中的液晶相位。像素阵列可以为铝Al层，例如包括1952×1088像素。
示例性的，LCoS器件的调制器调制像素阵列中的像素，并通过电极层#2将调制后的像素上的电压施加到液晶层102，使得对应的像素液晶的折射率发生变化，通过调制液晶折射率改变反射光的相位。
在一种可能的实现方式中，透明盖板101上靠近液晶层102的一侧包括电极层#1。
其中，电极层#1用于保护液晶层，以及使光信号透过并导电。
可选地，电极层#1为氧化铟锡ITO层。其中，ITO层具有很好的导电性和透明性，能够使光信号透过并导电。
示例性的，在液晶层102与包覆层103之间包括电极层#2。也就是说，液晶层102包括导向材料，可以在零电压情况下固定液晶分子的排列方向。因此，在液晶层102上下两侧均有电极层。例如，电极层#1为负极，电极层#2为正极。
具体地，当液晶层102无电压时，液晶晶体平行排列。随着电压逐渐增大且达到阈值电压，液晶晶体将产生一定角度的旋转。由于液晶在电场作用下产生双折射，不同电场强度会使液晶晶体发生不同程度的旋转，从而令其折射率发生改变，达到对光束进行相位调制的目的。
也就是说，该液晶器件100通过驱动电路106在反射层105与透明盖板101之间施加电压，对液晶层102的液晶分子的取向(即，液晶分子主轴的旋转角度)进行调控，即液晶分子在液晶驱动电压的作用下发生偏转，从而达到对光束进行相位调制的目的。因此，通过控制电场强度可实时、准确地改变光波传播方向，具有低驱动电压、质量小、体积小等优点。
在一种可能的实现方式中，超构表面结构包括多个元胞，多个元胞中的每个元胞包括多个微纳结构，多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加。
应理解，微纳结构是具有亚波长量级尺寸的超薄结构，每个微纳结构对入射光具有特定的相位延迟，不同微纳结构的尺寸和空间排布可以生成特定的相位梯度。
具体地，多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加，可以理解为：多个微纳结构的几何参数(例如，半径R、边长(例如，长和宽)、周长)沿同一方向逐渐增加。
示例性的，图2是本申请实施例提供的超构表面结构104的元胞的结构示意图。如图2所示，以超构表面结构的形状为圆柱形为例进行说明。
具体地，超构表面结构的元胞包括多个不同几何尺寸的微纳结构，不同微纳结构的圆柱直径由R0逐渐增大为R7，对应的相位由0逐渐增加为2π。如箭头所示可以看出，从左到右由于微纳结构尺寸不同导致相位延迟量逐渐改变，最终实现对光束偏转的效果。
应理解，每个微纳结构对入射光具有特定的相位延迟，因此通过调节微纳结构的几何参数(例如圆柱形的直径R)，可以实现对入射光相位延迟的灵活调节。将具有不同相位延迟量的微纳结构在空间上排布，可以在水平方向产生特定的相位梯度，保证对入射光传播方向的偏转进行灵活调节。
应理解，以上提供的不同微纳结构的形状、几何尺寸仅是示意性说明，不应对本申请构成限定。
可选地，微纳结构的形状包括矩形、圆柱形或椭圆柱形中的至少一个。
可选地，微纳结构的材料包括金、银、铝、硅、氮化镓或氧化钛中的至少一个。
也就是说，同一元胞内，或者不同超构表面结构的元胞内的微纳结构的形状、材料可以相同，也可以不同，本申请对此不作具体限定。但是，从CMOS工艺设计角度来看，同一元胞内的多个微纳结构的形状、材料通常是相同的。
示例性的，当微纳结构的形状为矩形，则对应的几何参数可以是长、宽或周长；当微纳结构的形状为圆柱形，则对应的几何参数可以是R或周长。
在该实现方式中，超表面结构一般是按照元胞进行周期排布的，即同一超构表面结构的多个元胞的周期通常是相同的，且每个元胞内的多个微纳结构的几何参数沿同一方向逐渐变化。例如，超表面结构#1包括元胞#1和元胞#2，则元胞#1和元胞#2分别包括6个微纳结构，且这6个微纳结构的表面积在元胞内沿着同一方向(例如，从左至右)依次增加。
在一种可能的实现方式中，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的数量不同。
示例性，超构表面结构#1的元胞包括10个微纳结构，超构表面结构#2的元胞包括8个微纳结构。
基于上述方案，通过改变微纳结构的数量可以调节预倾角A，进而产生不同的相位梯度实现不同范围的光束偏转，例如-90～90°。
在一种可能的实现方式中，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的尺寸不同，微纳结构的尺寸与入射光的波长相关联。
应理解，微纳结构的尺寸与入射光的波长相关联，可以理解为微纳结构的尺寸变化范围一般为λ/4至λ/2，λ为入射光的波长，即微纳结构的尺寸大于或等于入射光波长的四分之一，且小于或等于入射光波长的二分之一。
在本申请技术方案中，通过改变微纳结构的尺寸可以调节预倾角A，进而产生不同的相位梯度实现不同范围的光束偏转，例如-90～90°。
考虑到不同尺寸的微纳结构具有特定的相位延迟，不同微纳结构在硅基背板107上的不同区域可以产生不同的相位梯度，因此利用超构表面结构104可以实现-90°到90°的光束偏转角度范围。
由于液晶器件本身可以利用液晶动态调节实现光束的小角度范围扫描，因此再结合超构表面引入的静态预倾角A(-90°到90°)，可以灵活调节液晶器件的扫描范围。
示例性的，图3是本申请实施例提供的液晶器件100调节的光束扫描范围的示意图3。
如图3所示，假设液晶层102本身的液晶调制的扫描角度为-B～B，在硅基背板107上制备微纳结构(即，超构表面结构104)可以实现反射光固定的偏转角度(即，预倾角)为A(实线箭头)，利用LCoS器件从-B°到B°的动态角度偏转调节，最终能够实现LCoS器件从A-B到A+B角度范围的光束偏转扫描(虚线箭头)。
具体地，以液晶层102扫描角度B＝7°为例，如图3的(a)所示，超构表面结构104的反射光固定的偏转角度A＝7°，则液晶器件的光束偏转扫描范围可以调整为0°到14°。如图3的(b)所示，超构表面结构104的反射光固定的偏转角度A＝21°，则液晶器件的光束偏转扫描范围可以调整为14°到28°。如图3的(c)所示，超构表面结构104的反射光固定的偏转角度A＝35°，则液晶器件的光束偏转扫描范围可以调整为28°到42°。
需要说明的是，以上提供的液晶器件调节的光束扫描范围仅是示例性说明，不应对本申请构成限定。
为了扩大液晶器件光束扫描范围，可以在硅基背板107的不同区域制备不同几何尺寸的微纳结构，以调节预倾角度A，进而实现不同动态偏转角度范围。同时，利用两级光调制系统(例如，LCoS1和LCoS2)可以整体扩展LCoS器件的光束偏转能力。
在一种可能的实现方式中，液晶器件包括多个超构表面结构，其中，任意两个超构表面结构位于硅基背板的不同区域，且任意两个超构表面结构的元胞的周期不同。
具体地，根据闪耀光栅公式tanθ＝λ/T可以得出，光束偏转角度θ反比于光栅周期T。其中，λ表示入射光波长。
通过改变相位梯度可以灵活调节光束偏转角度θ，利用超构表面结构的元胞的周期不同，可以产生不同相位梯度(例如，0～2π)，进而引入不同的预倾角(A)，以实现-90°到90°角度范围的光束偏转。
示例性，超构表面结构#1包括元胞#1和元胞#2，元胞#1和元胞#2分别包括10个微纳结构，尺寸依次为1nm至10nm逐渐增加，相位梯度为0～2π。类似地，超构表面结构#2包括元胞#3和元胞#4，元胞#3和元胞#4分别包括8个微纳结构，尺寸依次为1nm至8nm逐渐增加，相位梯度为0～π。此时，超构表面结构#1(元胞#1)和超构表面结构#2(元胞#3)的元胞的周期是不同的。
示例性的，图4是本申请实施例提供的液晶器件100的硅基背板107分区的结构示意图。如图4所示，该液晶器件100(例如，LCoS器件)的硅基背板107被分为三列三行共9个区域。
具体地，硅基背板107的中央区域为无超构表面结构，依靠液晶器件本身的液晶驱动可以实现-B到B的偏转角度扫描。硅基背板107的左列三个区域分别制备超构表面结构104，可以对应的产生预倾角A1＝-B、A2＝-3B、A3＝-5B，实现液晶器件从-2B～0、-4B～-2B、-6B～-4B范围的光束偏转扫描。类似地，硅基背板107的右侧三个区域制备分别超构表面结构104，可以对应的产生预倾角A4＝B、A5＝3B、A6＝5B，实现液晶器件从0～2B、2B～4B、4B～6B范围的光束偏转扫描。
也就是说，该液晶器件100基于传统LCoS器件结构，将具有光束偏转功能的亚波长量级的超构表面结构104集成到硅基背板107上，以实现对光束传播方向预倾斜。其中，具体的光束偏转角度A可以通过不同设计的微纳结构(比如，通过改变微纳结构的尺寸、材料、空间排布等)进行灵活调节，最终实现A-B～A+B范围的光束偏转扫描。
需要说明的是，以上提供的液晶器件的光束扫描范围、以及空间排布仅是示例性说明，不应对本申请构成限定。
在一种可能的实现方式中，液晶器件还包括反射器件。
其中，反射器件用于将完成第一级光调制后的入射光照射至液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制。其中，第一级光调制是基于入射光照射至液晶器件的第一区域进行的，第二区域与第一区域位于硅基背板的不同区域。
示例性的，该反射器件可以是透镜，且该透镜的一侧具有中心镂空的反射镜镀膜。
通过将入射光两次照射到液晶器件的硅基背板的两个不同区域进行2级光调制，可以整体扩展液晶器件的光束偏转能力。例如，第一级光调制的角度范围是-B～B，第二级光调制的角度范围是A-B～A+B，其中A是由于超构表面结构引入的预倾角。
示例性的，图5是本申请实施例提供的两级光学调制系统500的结构示意图。以LCoS器件为例进行说明，如图5所示，该光学调制系统500包括LCoS器件(即液晶器件100的一例)和透镜，透镜一侧有中心镂空的反射镜镀膜。
具体地，入射光从透镜中心入射，通过中心镂空部分的镀膜反射镜照射到LCoS中央区域进行第一级光调制。通过对LCoS中央区域液晶的调节可以灵活调整光束的反射角度(例如，调节范围为-B～B)。再利用透镜一侧的镀膜反射镜选择性地将光束照射到LCoS的其他不同区域进行第二级光调制，实现其他角度范围的光束扫描。
应理解，进行第一级光调制的中央区域无超构表面结构104，进行第二级光调制的其他区域具有超构表面结构104，且每个其他区域可以有不同的超构表面结构104，本申请对此不作具体限定。由于不同区域上的超构表面结构不同，使得引入的预倾角A也不同(例如，A1或A2)，因此整个LCoS器件的光束扫描范围也不同，且具有多个扫描范围(例如，A1-B～A1+B或者A2-B～A2+B)，进而可以整体扩展LCoS器件的光束偏转能力。
因此，该光学调制系统500基于液晶器件100可以实现更大角度偏转。例如，光束扫描范围可以由传统的-B～B扩充到-6B～6B。
应理解，图5所示的光学调制系统500仅是示意性说明，不应对本申请构成限定。该光学调制系统500还可以包括反射镜、分光光栅、准直器等其他光路变更器件。
本申请所揭示的液晶器件100，以LCoS器件为例，通过在硅基背板107与液晶层102之间制备一层或多层超构表面结构104，引入光束预倾角(A)，实现对光束传播方向的预倾斜。与传统LCoS器件相比，在光束偏转角度方面多出一个调节的自由度，使得可以通过改变预倾角的度数来灵活调节器件光束偏转角度的动态扫描范围。结合超构表面结构104对光束的静态偏转，以及传统LCoS器件的液晶层102对光束动态偏转扫描(-B～B)，拓宽整体光束角度扫描范围(A-B～A+B)。在此基础上，在硅基背板107的不同区域制备具有产生不同预倾角的超构表面结构104，再利用两级调光学调制系统500可以大幅度提升液晶器件100的最大偏转角度。另外，本申请所揭示的液晶器件100实现大角度光束扫描的功能来源于超构表面结构104的引入，不依赖器件液晶层102的调制，其衍射效率和插损与传统器件相比无差别，因此不额外引入插损，始终维持在一个较低的数值。即能够在保持低插损的前提下，大幅度增加器件的扫描角度范围。
应理解，图1所示的透明盖板101、液晶层102、包覆层103、超构表面结构104、反射层/钝化层105、驱动电路106以及硅基背板107的尺寸、位置、具体形态等均是示意性的，不应对本申请构成任何限定。
基于上述图1所示的液晶器件(例如，新型LCoS器件100)，图6是本申请实施例提供的液晶器件调制方法600的流程示意图。如图6所示，具体包括如下两个步骤。
S610，入射光照射至液晶器件的第一区域，以进行第一级光调制。
其中，液晶器件包括硅基背板、液晶层、透明盖板、超构表面结构以及包覆层，液晶层位于透明盖板和包覆层之间，包覆层位于超构表面结构和液晶层之间，超构表面结构位于包覆层和硅基背板之间，第二区域与第一区域上的超构表面结构不同。
也就是说，任意两个超构表面结构位于硅基背板的区域不同。应理解，第一区域和第二区域可以看做是硅基背板上的不同区域，例如参见图4所示的硅基背板的分区的结构示意图，第一区域和第二区域上的超构表面结构不同可以理解为两个区域上的超表面结构的元胞中的微纳结构尺寸、材料、形状等互不相同，以及超构表面结构的元胞的周期不同等。简言之，将具有光束偏转功能的亚波长量级的超构表面结构集成到硅基背板上，产生预倾角A，以实现对光束传播方向预倾斜。其中，具体的光束偏转角度A可以通过不同设计的微纳结构(比如，通过改变微纳结构的尺寸、材料、空间排布等)进行灵活调节，最终实现大角度范围的光束偏转扫描。
示例性的，超构表面结构包括多个元胞，多个元胞中的每个元胞包括多个微纳结构，多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加。
可选地，液晶器件包括多个超构表面结构，其中，任意两个超构表面结构位于硅基背板的不同区域，且任意两个超构表面结构的元胞的周期不同。
可选地，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的数量不同。
可选地，任意两个超构表面结构的元胞内的微纳结构的尺寸不同，其中，微纳结构的尺寸大于或等于入射光波长的四分之一，且小于或等于入射光波长的二分之一。
S620，调制后的入射光经过反射器件照射至液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制。
示例性的，该反射器件可以是透镜，且该透镜的一侧具有中心镂空的反射镜镀膜。应理解，反射器件即为具有反射功能的器件，只要能实现将第一级调制后的光反射到第二区域进行第二级光调制即可，本申请对此不作具体限定。
应理解，方法实施例的描述与装置实施例的描述相互对应，因此，未详细描述的部分可以参见前面装置实施例。
基于上述方案，将入射光两次照射到液晶器件的硅基背板的两个不同区域进行2级光调制，可以整体扩展液晶器件的光束偏转能力。例如，第一级光调制的角度范围是-B～B，第二级光调制的角度范围是A-B～A+B，其中A是由于超构表面结构引入的预倾角。
综上所述，通过在传统LCOS器件的基础上，将一层具有光束偏转功能的亚波长量级的超构表面结构集成到液晶器件的硅基背板上，实现对光束传播方向预倾斜，偏转角度可以通过微纳结构的设计(例如，改变微纳结构的尺寸、大小、材料、形状等)灵活调节。同时，利用LCoS对液晶的驱动，在超构表面结构引入的预倾角附近实现动态的光束扫描。在此基础上，在硅基背板的不同区域制备具有产生不同预倾角的超构表面结构，利用两级调光系统大幅度提升液晶器件的最大偏转角度。因此，本申请所揭示的方法在保持低插损的情况下，支持大角度光束扫描。
硅基液晶LCoS作为一种基于硅背板的反射式空间光调制器，将液晶技术与CMOS技术结合，以光相位调制为核心，广泛应用在包括但不限于光通信、显示、车灯、激光雷达、光交换、无人驾驶、激光投影、激光显示、激光加工等领域。由于LCoS具有良好的通带调谐灵活性、光网络硬件兼容性和光束偏转稳定性，因此目前在波长选择开关WSS中应用越来越普遍。
示例性的，图7是本申请实施例提供的WSS 700的结构示意图，即液晶器件100(例如，LCoS器件)驱动调制的应用场景。
如图7所示，该N×N的WSS包括N个输入端口701、LCoS1 702、N个输出端口703、LCoS2 705以及透镜704。该WSS能够实现输入端口和输出端口之间任意配对的全光连接。换句话说，对于N个输入端口中的任意波长的光信号，通过驱动调制后可以从N个输出端口中的任意一个输出端口输出。
应理解，本申请实施例提供的WSS通过LCOS1 702和LCoS2 705对光信号的相位进行二次调制，从而改变光信号的传输方向。
示例性的，光信号可以从N个输入端口701中的至少一个输入端口1输入，经LCOS1702调制选择后，照射至透镜704，再经透镜704反射后照射至LCOS2 705进行调制，最终将调制后的光信号从N个输出端口703中的至少一个输出端口N输出，由此完成光信号传输方向的改变，例如完成光信号的交换、上载或下载。
具体地，该LCOS1 702和LCOS2 705的硅基背板上的不同区域分别制备不同设计的超构表面结构104，具体的尺寸、数量、材料等可参见上述液晶器件100中的描述，为了简洁，此处不再赘述。
可选地，输入/输出端口可以由光纤构成，输入/输出端口可以形成输入输出光纤阵列。
应理解，图7中输出端口的数量和输出端口的数量相等仅是示例性说明。在具体实现中，输入端口和输出端口的数量可以相等，也可以不相等，本申请对此不作具体限定。
还应理解，图7所示的WSS的结构图仅为示例性说明，本申请对此并未限定于此。例如，该WSS还可以包括透镜、反射镜、分光光栅、准直器等光路变更器件。
应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，上述具体实现方式可以认为是本申请最优的实现方式，而非限制本申请实施例的范围。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种液晶器件，其特征在于，包括：硅基背板、液晶层、透明盖板、超构表面结构以及包覆层，其中，
所述液晶层位于所述透明盖板和所述包覆层之间，所述包覆层位于所述超构表面结构和所述液晶层之间，所述超构表面结构位于所述包覆层与所述硅基背板之间。
2.根据权利要求1所述的液晶器件，其特征在于，所述液晶器件为硅基液晶LCoS器件。
3.根据权利要求1或2所述的液晶器件，其特征在于，所述透明盖板上靠近所述液晶层的一侧包括电极层。
4.根据权利要求3所述的液晶器件，其特征在于，所述电极层为氧化铟锡ITO层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶器件，其特征在于，所述硅基背板包括驱动电路、反射层和钝化层，所述反射层和钝化层位于所述超构表面结构和所述驱动电路之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶器件，其特征在于，所述超构表面结构包括多个元胞，所述多个元胞中的每个元胞包括多个微纳结构，所述多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶器件，其特征在于，所述液晶器件包括多个所述超构表面结构，其中，任意两个所述超构表面结构位于所述硅基背板的区域不同，且任意两个所述超构表面结构的元胞的周期不同。
8.根据权利要求7所述的液晶器件，其特征在于，任意两个所述超构表面结构的元胞内的微纳结构的数量不同。
9.根据权利要求7或8所述的液晶器件，其特征在于，任意两个所述超构表面结构的元胞内的微纳结构的尺寸不同，其中，所述微纳结构的尺寸大于或等于入射光波长的四分之一，且小于或等于所述入射光波长的二分之一。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的液晶器件，其特征在于，所述液晶器件还包括反射器件，其中：
所述反射器件，用于将完成第一级光调制的入射光照射至所述液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制，
其中，所述第一级光调制是基于所述入射光照射至所述液晶器件的第一区域进行的，所述第二区域与所述第一区域位于所述硅基背板的不同区域。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的液晶器件，其特征在于，所述微纳结构的形状包括矩形、圆柱形或椭圆柱形中的至少一个。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的液晶器件，其特征在于，所述微纳结构的材料包括金、银、铝、硅、氮化镓或氧化钛中的至少一个。
13.一种光学调制装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至12中任一项所述的液晶器件；以及
反射器件，用于将完成第一级光调制的入射光照射至所述液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制，所述第一级光调制是基于所述入射光照射至所述液晶器件的第一区域进行的，所述第二区域与所述第一区域上的超构表面结构不同。
14.根据权利要求13所述的光学调制装置，其特征在于，所述光学调制装置应用于波长选择开关WSS。
15.一种光学调制系统，其特征在于，包括：如权利要求13或14所述的光学调制装置。
16.一种液晶器件调制方法，其特征在于，包括：
入射光照射至所述液晶器件的第一区域，以进行第一级光调制；
调制后的所述入射光经过反射器件照射至所述液晶器件的第二区域，以进行第二级光调制；
其中，所述液晶器件包括硅基背板、液晶层、透明盖板、超构表面结构以及包覆层，所述液晶层位于所述透明盖板和所述包覆层之间，所述包覆层位于所述超构表面结构和所述液晶层之间，所述超构表面结构位于所述包覆层和所述硅基背板之间，所述第二区域与所述第一区域上的所述超构表面结构不同。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述超构表面结构包括多个元胞，所述多个元胞中的每个元胞包括多个微纳结构，所述多个微纳结构的表面积沿同一方向逐渐增加。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述液晶器件包括多个所述超构表面结构，其中，任意两个所述超构表面结构位于所述硅基背板的不同区域，且任意两个所述超构表面结构的元胞的周期不同。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，任意两个所述超构表面结构的元胞内的微纳结构的数量不同。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，任意两个所述超构表面结构的元胞内的微纳结构的尺寸不同，其中，所述微纳结构的尺寸大于或等于所述入射光波长的四分之一，且小于或等于所述入射光波长的二分之一。
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