本发明涉及微波频段电磁波调控，特别涉及一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置及调控方法。
背景技术：
1、全息成像，通常用于记录和再现目标物体的信息，已经成为实现三维成像最重要的技术手段之一；随着计算机科学和光电子学的飞速发展，计算全息术相应得到发展；通过调控电磁波的相位信息，可以灵活重构以及显示目标物体的图像；超表面(metasurface)是由亚波长结构单元二维阵列构成的平面，是对超材料研究的延伸和拓展，由于其奇异而强大的电磁调控特性，在波前调控方面具有极高的研究价值，例如，可以通过超单元结构的排列组合高效定制电磁波的幅值、相位、极化以及传输模式等信息，同时也被广泛应用于聚焦透镜，全息成像等领域。
2、现有大多数全息术往往通常以圆极化波为载体进行相位恢复和目标传输，但大多数局限于具有高效极化转换特性的各向异性结构，依靠其在平面内旋转特定角度θ，获得相应的pancharatnam-berry(pb)相位ψ＝2θ，实际上，对应目标的输出场中只有交叉极化分量得到完全利用，从而限制了可利用的传输通道数量，造成信息资源相对匮乏。
3、通过进一步复合传输相位φ，超表面可以实现正交圆极化波之间的解耦，但是由于各向异性结构的正交结构的正交极化分量之间相位通常固定为π，从而使得圆极化输出场中的共极化分量难以显现，另外，现有大多数全息成像装置，往往集中于透射或者反射半空间内的圆极化输出场调控，造成空间资源相对浪费，不利于超表面在全空间范围内再现目标图像信息。
4、因此，现有的全息成像装置常用于对高频反射波或者低频透射波在半空间范围内的幅值和相位调控以输出图像，难以实现在全空间范围内对高频反射波或者低频透射波的幅值和相位调控以输出图像。
技术实现思路
1、本发明实施例提供一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置及调控方法，可以解决现有技术中，存在的难以实现在全空间范围内对高频反射波或者低频透射波的幅值和相位调控以输出图像的问题。
2、本发明实施例提供一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，包括多个圆极化幅相调制单元，包括交替层叠的七层功能控制结构和位于其内侧的六层介质基板，其由上至下依次为：第一十字贴片结构、第一介质基板、第二十字贴片结构、第二介质基板、圆形凹槽结构、第三介质基板、第一矩形贴片结构、第一方形栅格结构、第四介质基板、第二矩形贴片结构、第二方形栅格结构、第五介质基板、第三矩形贴片结构、第三方形栅格结构、第六介质基板、第四矩形贴片结构和第四方形栅格结构；
3、所述第一十字贴片结构和第二十字贴片结构均由第一工字型结构和第二工字型结构垂直相连组成，其第一工字型结构和第二工字型结构的方向及长度均不相同，且第一十字贴片结构和第二十字贴片结构的旋转角度相同；
4、第一矩形贴片结构、第二矩形贴片结构、第三矩形贴片结构和第四矩形贴片结构的旋转角度均相同，且其长度和宽度均不相同。
5、优选地，所述第一十字贴片结构刻蚀于所述第一介质基板的顶面，所述第二十字贴片结构刻蚀于所述第二介质基板的顶面。
6、优选地，所述圆形凹槽结构由方形贴片镂空圆形结构而成，且所述圆形凹槽结构刻蚀于所述第三介质基板的顶面。
7、优选地，所述第一矩形贴片结构设置于所述第一方形栅格结构的内侧，所述第二矩形贴片结构设置于所述第二方形栅格结构的内侧，所述第三矩形贴片结构设置于所述第三方形栅格结构的内侧，所述第四矩形贴片结构设置于所述第四方形栅格结构的内侧。
8、优选地，所述第一矩形贴片结构和第一方形栅格结构刻蚀于所述第四介质基板的顶面，所述第二矩形贴片结构和第二方形栅格结构刻蚀于所述第五介质基板的顶面，所述第三矩形贴片结构和第三方形栅格结构刻蚀于所述第六介质基板的顶面，所述第四矩形贴片结构和第四方形栅格结构刻蚀于所述第六介质基板的底面。
9、优选地，所述第一方形栅格结构、第二方形栅格结构、第三方形栅格结构和第四方形栅格结构的长度和宽度均相同。
10、优选地，所述第一介质基板、第二介质基板、第四介质基板、第五介质基板和第六介质基板的均相同，且与所述第三介质基板的厚度不同；
11、所述第一介质基板、第二介质基板、第四介质基板、第五介质基板和第六介质基板的厚度为0.9mm～1.1mm，所述第三介质基板的厚度为1.9mm～2.1mm。
12、优选地，所述第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、第四介质基板、第五介质基板和第六介质基板均采用聚四氟乙烯介质基板，且介电常数为2.65，损耗角的正切值为0.001。
13、优选地，所述第一矩形贴片结构、第二矩形贴片结构、第三矩形贴片结构、第四矩形贴片结构、第一方形栅格结构、第二方形栅格结构、第三方形栅格结构和第四方形栅格结构均采用铜结构，其厚度均相同并为0.15mm～0.25mm，且其电导率均为5.8×10^7s/m。
14、本发明实施例还提供一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置的调控方法，包括以下步骤：
15、通过调节第一十字贴片结构和第二十字贴片结构上所设置的第一工字型结构和第二工字型结构在长度和宽度方向上的结构参数，实现高频左旋圆极化入射下的反射波的幅值和相位的同时调控；
16、通过调节处于第一方形栅格结构内侧的第一矩形贴片结构、处于第二方形栅格结构内侧的第二矩形贴片结构、处于第三方形栅格结构内侧的第三矩形贴片结构和处于第四方形栅格结构内侧的第四矩形贴片结构在长度和宽度方向上的结构参数，实现低频右旋圆极化入射下的透射波的幅值和相位的同时调控；
17、使用圆形凹槽结构对高频反射波和低频透射波进行隔离，并将多个圆极化幅相调制单元按预先设计的幅值和相位分布排布，在全空间的任意位置形成预先设计的全息图。
18、本发明实施例提供一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置及调控方法，与现有技术相比，其有益效果如下：
19、本发明通过调节第一十字贴片结构和第二十字贴片结构上第一工字型结构和第二工字型结构在长度和宽度方向上的结构参数，实现高频左旋圆极化入射下的反射波的幅值相位的同时调控，通过调节第一矩形贴片结构、第二矩形贴片结构、第三矩形贴片结构和第四矩形贴片结构在长度和宽度方向上的结构参数，实现低频右旋圆极化入射下的透射波的幅值相位的同时调控，及使用圆形凹槽结构对高频反射波和低频透射波进行隔离，并将多个圆极化幅相调制单元按预先设计的幅值和相位分布进行排布，在全空间的任意位置形成预先设计的全息图。
20、而且，还可通过设计两层十字贴片和四层矩形贴片结构不同的结构参数和旋转角度，在全空间范围内分别对圆极化反射以及透射输出场进行独立调控，以实现全空间范围内不同的图像展示。
21、并且，圆极化幅相调制单元利用pcb技术和热压工艺实现快速加工和制作，其设计结构简单，具有较强的实用性。
1.一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，所述第一十字贴片结构(101)刻蚀于所述第一介质基板(106)的顶面，所述第二十字贴片结构(102)刻蚀于所述第二介质基板(107)的顶面。
3.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，所述圆形凹槽结构(103)由方形贴片镂空圆形结构而成，且所述圆形凹槽结构(103)刻蚀于所述第三介质基板(108)的顶面。
4.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，所述第一矩形贴片结构(1041)设置于所述第一方形栅格结构(1051)的内侧，所述第二矩形贴片结构(1042)设置于所述第二方形栅格结构(1052)的内侧，所述第三矩形贴片结构(1043)设置于所述第三方形栅格结构(1053)的内侧，所述第四矩形贴片结构(1044)设置于所述第四方形栅格结构(1054)的内侧。
5.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，所述第一矩形贴片结构(1041)和第一方形栅格结构(1051)刻蚀于所述第四介质基板(109)的顶面，所述第二矩形贴片结构(1042)和第二方形栅格结构(1052)刻蚀于所述第五介质基板(110)的顶面，所述第三矩形贴片结构(1043)和第三方形栅格结构(1053)刻蚀于所述第六介质基板(111)的顶面，所述第四矩形贴片结构(1044)和第四方形栅格结构(1054)刻蚀于所述第六介质基板(111)的底面。
6.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，所述第一方形栅格结构(1051)、第二方形栅格结构(1052)、第三方形栅格结构(1053)和第四方形栅格结构(1054)的长度和宽度均相同。
7.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，所述第一介质基板(106)、第二介质基板(107)、第四介质基板(109)、第五介质基板(110)和第六介质基板(111)的均相同，且与所述第三介质基板(108)的厚度不同；
8.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，所述第一介质基板(106)、第二介质基板(107)、第三介质基板(108)、第四介质基板(109)、第五介质基板(110)和第六介质基板(111)均采用聚四氟乙烯介质基板，且介电常数为2.65，损耗角的正切值为0.001。
9.根据权利要求1所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置，其特征在于，所述第一矩形贴片结构(1041)、第二矩形贴片结构(1042)、第三矩形贴片结构(1043)、第四矩形贴片结构(1044)、第一方形栅格结构(1051)、第二方形栅格结构(1052)、第三方形栅格结构(1053)和第四方形栅格结构(1054)均采用铜结构，其厚度均相同并为0.15mm～0.25mm，且其电导率均为5.8×10^7s/m。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种圆极化幅相调制的四通道全息成像装置的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
