h为30纳米~100纳米，周期为300纳米 ~1000纳米，尺寸为100纳米~500纳米。可以理解，所述微结构1022也可以为形成于一连 续金属层上的开口。本实施例中，先在所述绝缘透明基底101表面沉积一层100纳米厚的 金膜，再通过聚焦离子束刻蚀制备多个周期为300纳米的周期性分布的微结构1022。进一 步参见图2-3,所述微结构1022包括一矩形本体1024以及一由该矩形本体1024延伸出来 的矩形尖端凸起1026。所述矩形本体1024与所述矩形尖端凸起1026为一整体结构。所述 矩形尖端凸起1026靠近一角处设置。所述矩形尖端凸起1026的一长边与该矩形本体1024 的一边平齐。所述矩形本体1024的边长为200纳米，所述矩形尖端凸起1026的长为45纳 米，宽为28纳米。
[0034] 所述折射率可调控薄膜103设置于所述等离子激元层102远离所述绝缘透明基底 101的表面，且部分延伸至所述等离子激元层102的开口中并与所述绝缘透明基底101的表 面接触。即所述折射率可调控薄膜103部分设置于所述等离子激元层102的表面，部分设 置于该绝缘透明基底101通过该多个开口暴露的表面。所述折射率可调控薄膜103远离所 述绝缘透明基底101的表面可以为一平面或曲面。所述折射率可调控薄膜103的厚度H为 100纳米~800纳米，优选为200纳米~500纳米。所述折射率可调控薄膜103包括折射率 在光照下可调控的材料，例如半导体，非线性晶体，光折变材料，光致变色材料，或光致异构 材料等。所述折射率可调控薄膜103可以通过旋涂、喷涂、印刷、沉积等方法制备。本实施 例中，所述折射率可调控薄膜103包括一 PMM聚合物1034以及多个分散于该聚合物1034 中的乙基红光致异构材料1032。所述折射率可调控薄膜103厚度为300纳米。所述折射率 可调控薄膜103的制备方法为先将乙基红光致异构材料1032均匀分散于PMMA胶体中形成 一混合液，然后将该混合液通过旋涂的方法涂覆于所述等离子激元层102的表面。
[0035] 请参见图4,本发明实施例提供一种采用本发明的光学非线性偏振调控元件100 调控入射光波偏振的方法，具体包括以下步骤： 步骤S10,采用一偏振入射光120从所述折射率可调控薄膜103 -侧照射该光学非线性 偏振调控元件100,并从该绝缘透明基底101 -侧得到第一偏振调制出射光122 ;以及 步骤S20,采用一调控光140从所述折射率可调控薄膜103 -侧照射该光学非线性偏振 调控元件100,同时保持上述偏振入射光120继续照射，并从该绝缘透明基底101 -侧得到 第二偏振调制出射光124。
[0036] 步骤SlO中，所述绝缘透明基底101为一厚度为500微米的二氧化硅层。所述等 离子激元层102为如图2-3所述的金微结构1022阵列。所述折射率可调控薄膜103包括 PMMA聚合物1034以及多个分散于该聚合物1034中的乙基红光致异构材料1032。所述偏 振入射光120为X偏振光，经过该光学非线性偏振调控元件100调制后得到的第一偏振调 制出射光122为椭圆偏振光，其主轴方向旋转角Φ，椭偏角为X。参见图5,本发明实施例 测试得到的该光学非线性偏振调控元件100对不同波长的第一偏振调制出射光122的椭偏 角X与主轴方向旋转角Φ。本发明实施例采用的结构和材料，对X偏振光具有更好的偏振 调控效果。
[0037] 步骤S20中，所述调控光140为可以使所述折射率可调控薄膜103的折射率发生 变化的光。本实施例中，所述调控光140为偏振绿光，其可以改变乙基红光致异构材料的折 射率。当所述调控光140照射后，检测到所述第二偏振调制出射光124。参见图6,本发明实 施例将测试得到的该光学非线性偏振调控元件100对不同波长的第一偏振调制出射光122 的椭偏角X与主轴方向旋转角Φ和第二偏振调制出射光124的椭偏角X与主轴方向旋 转角Φ进行对比。由图6可知，当所述调控光140照射后，得到的第二偏振调制出射光124 的光谱特性相对于第一偏振调制出射光122的光谱特性发生波长移动。参见图7,分别显示 了不同波长的第一偏振调制出射光122的椭偏角X与主轴方向旋转角Φ和第二偏振调制 出射光124的椭偏角X与主轴方向旋转角Φ差值。
[0038] 参见图8(a)_(b)，分别为乙基红在绿光照射前后的分子结构变化。由于绿光照射 使得乙基红发生键角旋转，导致采用乙基红的折射率可调控薄膜103的折射率发生变化， 从而使得该光学非线性偏振调控元件100的旋光光谱特性发生如图6所示的波长移动。
[0039] 参见图9,为本发明实施例中，采用调控光140照射时，调控光140和被调控后的 第二偏振调制出射光124的时间响应图。由图9可见，该调控过程具有较快的时间响应，约 300微秒内，被调控后的第二偏振调制出射光124的强度便可以上升或下降至最大值。
[0040] 可以理解，该方法中，所述偏振入射光120和调控光140照射的顺序不限，只要确 保在某一时间内，所述偏振入射光120和调控光140同时照射该光学非线性偏振调控元件 100即可。例如，可以先采用调控光140照射，再采用偏振入射光120照射，同时保持上述调 控光140继续照射，从而直接得到第二偏振调制出射光124。
[0041] 该光学非线性偏振调控元件100具有以下优点：通过采用相应的调控光140照射 该光学非线性偏振调控元件100,导致其折射率可调控薄膜103的折射率发生变化，从而使 得该光学非线性偏振调控元件100的偏振调控光谱特性发生波长移动，该方法简单。
[0042] 请参阅图10,本发明实施例提供一种偏振成像系统10,其包括：一偏振光源12、一 调控光源14、一消光滤波装置16、一成像装置18以及上述光学非线性偏振调控元件100。
[0043] 所述偏振光源12用于发射偏振入射光120,使该偏振入射光120从所述光学非线 性偏振调控元件100的折射率可调控薄膜103 -侧入射，并从绝缘透明基底101 -侧出射 形成第一偏振调制出射光122。本实施例中，所述偏振光源12为一超连续谱激光器，其可以 发射波长为650纳米-1000纳米之间的X偏振光，作为偏振入射光120。
[0044] 所述调控光源14用于发射调控光140,并使该调控光140从所述光学非线性偏振 调控元件100的折射率可调控薄膜103 -侧入射，从而改变所述折射率可调控薄膜103的 折射率，使从绝缘透明基底101 -侧出射的第一偏振调制出射光122改变为第二偏振调制 出射光124。所述第二偏振调制出射光124照射在所述成像装置18上进行成像。本实施例 中，所述调控光源14为一激光器，其可以发射波长为532纳米的绿光 y偏振光，作为调控光 140〇
[0045] 所述消光滤波装置16用于对上述第一偏振调制出射光122进行消光以及过滤从 绝缘透明基底101 -侧出射的调控光140,从而确保只有所述第二偏振调制出射光124照 射在所述成像装置18上进行成像。具体地，本实施例中，所述消光滤波装置16包括一长通 滤波片162、一 1/4波片164以及一偏振片166。所述长通滤波片162用于对从绝缘透明基 底101 -侧出射的绿光调控光140进行过滤。所述1/4波片164和偏振片166用于对从绝 缘透明基底101 -侧出射的第一偏振调制出射光122进行消光。所述偏振片166为Glan Taylor 棱镜。
[0046] 所述成像装置18可以为任何可以成像的装置。本实施例中，所述成像装置18为 一包括电荷親合元件（CCD)的成像的装置。
[0047] 所述偏振光源12、调控光源14、消光滤波装置16、光学非线性偏振调控元件100以 及成像装置18的位置关系不限，只要能满足上述光路要求即可。具体地，本实施例中，所述 偏振光源12、光学非线性偏振调控元件100、消光滤波装置16以及成像装置18依次间隔设 置在一条直线上。所述偏振光源12和所述光学非线性偏振调控元件100之间设置一 45度 二向色镜11，从而使所述偏振光源12发射的偏振入射光120可以通过所述二向色镜11、所 述光学非线性偏振调控元件100以及所述消光滤波装置16后到达所述成像装置18。所述 调控光源14设置于所述二向色镜11 一侧，且其发射的调控光140可以经所述二向色镜11 反射后与所述偏振入射光120重合。可以理解，所述二向色镜11的角度不限于45度，只要 所述调控光源14发射的调控光140经所述二向色镜11反射后可以照射在所述光学非线性 偏振调控元件100上即可。所