表面等离子体动态全息成像的理论研究

论文摘要

随着科技探索脚步的不断迈进,人类现在身处的是信息的时代。传统二维显示技术已经不能完整表达人类所需信息,而承载信息非常全面的三维显示技术得到蓬勃的发展。全息显示技术作为最有发展前景的一种三维显示技术,已经吸引了大量学者的研究关注。现有的动态显示技术是将计算全息与高分辨率空间光调制器相结合,产生动态全息图像。但是受限于全息材料与系统零级光的干扰不能得到高分辨率,高质量的显示图像,动态全息发展依旧十分缓慢。基于表面等离子体全息采用倏逝波电磁模式代替了空间传播电磁模式作为全息过程中的参考光,有效避免零级衍射光的干扰。这种全息方法,所用系统体积小,可与纳米、集成工艺相结合,有望实现平板全息,具有广阔的发展前景。本文基于表面等离子体的调制原理,对现有的静态表面等离子体全息成像成果进行研究,提出了一种可实现表面等离子体动态全息的方案,并通过仿真研究,分析了此方案理论与实验研究的可行性,为今后的动态全息成像研究提供了理论参考。本文主要研究工作如下:1)研究表面等离子体的物理特性,结合传统全息理论分析了现有静态表面等离子体全息原理。2)根据静态表面等离子体全息原理,提出了动态表面等离子体全息方案。以动态调控折射率达到对表面等离子体的动态调制为原理,探究了此方案的实现方式:以静态表面等离子体全息结构为基础,将液晶空间光调制器代替浮雕结构作为动态调制结构,与计算全息技术相结合,最终实现表面等离子体动态全息显示。3)根据表面等离子体调制原理,将复杂的液晶空间光调制器通过傅里叶变换分解为简单的正弦光栅。通过严格耦合波分析法对光栅结构的参数进行分析计算,得出光栅周期、厚度、折射率调制范围对一级次衍射光的关系,并仿真分析了液晶结构用于实验研究的可行性,根据结果优化了结构参数,便于今后的实验研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 三维显示技术概述
•   1.2 表面等离子体激元简介
•   1.3 表面等离子体全息显示技术的发展历程
•   1.4 本文主要研究内容
• 第2章 基于表面等离子体的全息成像理论基础
•   2.1 表面等离子体的物理性质
•   2.2 表面等离子体的激发方式
•   2.3 表面等离子体全息的实现方式
•   2.4 本章小结
• 第3章 表面等离子体动态全息方案设计
•   3.1 SPPs动态全息调制原理
•   3.2 SPPs动态全息设计
•     3.2.1 SPPs动态全息材料
•     3.2.2 SPPs动态全息结构建立
•   3.3 基于SPPs的严格耦合波理论推导
•   3.4 本章小结
• 第4章 表面等离子体动态全息结构的仿真优化
•   4.1 仿真模型的建立
•   4.2 调制结构的仿真分析
•     4.2.1 光栅周期对衍射光影响分析
•     4.2.2 光栅厚度与衍射效率的关系
•     4.2.3 光栅折射率与衍射效率的关系
•   4.3 调制结构的优化
•     4.3.1 仿真模型的优化
•     4.3.2 电场分布仿真模拟
•     4.3.3 液晶分子排布的仿真模拟
•   4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
•   5.1 本文总结
•   5.2 工作展望
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和专利
• 附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目及获奖情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王迪

导师: 高天元

关键词: 全息,表面等离子体,动态全息,液晶空间光调制器

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,物理学

单位: 长春理工大学

分类号: O53;O438.1

总页数: 64

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