基于亞波長結構的全息視頻顯示器件研究.pdf

1、全息視頻顯示被認為是最有前景的三維顯示技術之一，可以動態(tài)地展現逼真的3D景物。而全息視頻顯示系統(tǒng)的核心器件是空間光調制器(SLM)，相對于其它種類的SLM，硅基液晶(LCOS)作為一種液晶SLM，具有衍射效率高、開口率大、分辨率高等特點，是當前能夠得到的一種比較理想的器件。但是，為了將全息視頻顯示推向實用化，仍有一些關鍵的器件技術亟待突破。以空間帶寬積為例，期望LCOS的像素尺寸減小到可見光尺度的亞波長量級，同時保證足夠的衍射效率。近期

2、，隨著表面等離極化激元技術的發(fā)展，為實現不同目標而設計的特殊的亞波長結構可以提供有效的光場調控手段，特別是相位調制能力，進而為解決全息視頻顯示的器件所面臨的瓶頸問題提供了新的思路。
　　本文以現有的用于全息視頻顯示的相位調制LCOS器件模型為基礎，并與金屬亞波長結構有效的結合，研究一種基于局部表面等離極化激元(LSP)-法布里帕羅(FP)新穎的LCOS器件模型，期望滿足全息視頻顯示器件的實用化目的。論文的主要研究工作及創(chuàng)新點總結如

3、下:
　　1)為了與現有LCOS器件的結構模型相匹配，以金屬介質與非金屬介質界面的表面等離極化激元基本原理為基礎，從理論上對金屬-介質-金屬(MIM)結構的光學特性進行分析。選用嚴格數值求解Maxwell方程組的仿真軟件FDTDSolutions開展了仿真模擬實驗，驗證了本文所涉及的MIM結構具有由LSP和FP共振耦合作用形成的異常反射機制的存在性。
　　2)將基于金屬亞波長光柵結構引入到對LCOS器件的改進中，提出了一種基

4、于LSP-FP的LCOS器件模型。具體設計的思想是:用金屬亞波長光柵替代傳統(tǒng)LCOS項部的公共電極層，進而構造出MIM結構，形成LSP-FP共振耦合的反射式光相位調制模式。充分利用LSP和FP共振對環(huán)境折射率的敏感性，最終可以通過電控的方式改變MIM結構中介質層的折射率，同時使得新器件模型的像素尺寸可以達到亞波長尺度。借助于CST Microwave Studios軟件開展了相應的仿真實驗，實驗結果表明，該器件模型可以實現接近2π的相位