面向全息视频显示的两种新颖LCOS结构

发布时间：2019-10-29 17:44

【摘要】：全息视频显示是一种真三维显示技术,被认为是替代目前高清电视的未来产品。全息视频显示的核心器件是空间光调制器(SLM),不同于目前的液晶高清电视,它至少需要具备2π的相位调制能力并且像素特征尺寸应该与光波长尺度相当。目前被广泛研究的SLM主要有声光调制器(AOM)、数字微镜装置(DMD)以及硅基液晶(LCOS)。LCOS集成了现代平板显示技术和CMOS技术的优点,被认为是未来全息显示技术中一种可供选择的器件。但是,虽然CMOS技术已经达到亚微米的尺度,目前市场上能够购买到的可用于全息显示的LCOS最小像素尺寸为6.4μm。造成这种问题的原因是：当前的LCOS器件是利用液晶(LC)的光程差来达到2π相位调制的目的,不能随像素尺寸的缩小而减小LC层厚度。如果将目前LCOS像素尺寸直接减小到理论要求的尺寸会明显导致像素尺寸和LC层厚度的比例过小,使得LCOS中相邻像素之间电场相互干扰产生边缘场效应,影响LCOS的相位调制能力并且降低LCOS的衍射效率,无法达到实用的目的。为了突破现有结构的局限,我们探讨使用表面等离子体(SP)技术。SP(或者称为表面等离子激元(SPP))是由金属表面自由电子和光子的相互作用产生的沿着金属—电介质界面传播的电荷密度波,是一种新型的光控制技术,具有近场增强,可调性,在亚波长尺度上对光的调控等优点。SP的物理性质可由麦克斯韦方程和相应的公式来解析描述,也可以通过数值模拟的方法进行计算,具有常规金属或电介质所无法实现的特性。本文基于SP技术提出两种新颖的LCOS结构,期望解决目前基于LCOS的全息视频显示所面临的边缘场效应以及低衍射效率的问题,尝试突破目前LCOS空间光调制器的瓶颈。论文主要包括以下几方面的研究内容和研究成果：1)分析了目前用于全息视频显示的LCOS器件所面临的问题,指出当前用于全息视频显示的LCOS无法满足宽视场需求。2)针对目前LCOS器件的边缘场效应问题,提出基于表面等离子共振(SPR)的LCOS结构模型。在传统的Kretschmann结构模型基础上,利用SP对周围介质敏感的特性,将LC作为调制折射率的电介质,实现对光的调制。数值分析结果表明,基于SPR的LCOS结构可以实现反射光的相位调制,减小使用的LC层厚度,从而减小边缘场效应的影响。3)由于SP具有突破衍射极限的能力,研究了金属—电介质—金属(MDM),即缝隙表面等离子(GSP)的色散特性,提出在LCOS单元结构中引入特异介质表面(metasurface)结构,利用TechWiz LCD仿真工具计算LC分子的指向矢分布情况,使用FDTD Solutions工具对光学性质进行分析。研究结果表明在确定所使用的金属电介质种类及厚度时,由不同金属宽度组成的GSP具有对光的异常散射特性,可以有效地实现对散射光的相位调控,利用亚波长尺度的结构对光场进行调控可以有效地提高全息重构的衍射效率。
【图文】：

为光学特性模拟提供了可能。文中将从ＴｅｃｈＷｉｚ邋ＬＣＤ获得的ＬＣ逡逑指向矢的数据，导入ＦＤＴＤ邋Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ软件，通过两种软件的结合，确保了实验逡逑的有效性。首先通过ＴｅｃｈＷｉｚ邋ＬＣＤ仿真分别得到ＬＣＯＳ基本单元以及基于ＧＳＰ逡逑的ＬＣＯＳ单元的ＬＣ指向矢分布以及ＬＣ层中电场线的分布情况，，如图４．７所示。逡逑
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN27

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐正平;王德江;黄厚田;姚园;李军;;数字微镜器件视频显示性能分析[J];液晶与显示;2013年02期

2 David Kravets;张敏钰;;研究者的视频显示:不计其数的手机上的秘密软件记录了机主的所有操作[J];保密科学技术;2012年01期

3 张利;红外测温系统中视频显示电路的设计[J];电视技术;1998年07期

4 于韶光;;不同视频显示系统之间的信号转换[J];家庭影院技术;2000年09期

5 郭乐明;;非线性与多媒体信息中的视频显示技术[J];中国现代教育装备;2008年06期

6 谢震,吴永生;用单片机和视频显示发生器实现多路伴音电平显示[J];电声技术;2003年06期

7 常辉;戴树岭;王行仁;;可扩展的多投影视频显示技术研究[J];系统仿真学报;2009年S1期

8 徐本裕;抑制CRT散逸磁场的方法[J];电视技术;1994年12期

9 熊智勇;彩色LCD视频显示技术[J];航空电子技术;2000年01期

10 胡宾,王学民,马舜尧,诸强,王明时;模拟信号视频显示接口的研究[J];仪器仪表学报;2003年S2期

相关会议论文 前4条

1 胡宾;王学民;马舜尧;诸强;王明时;;模拟信号视频显示接口的研究[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年

2 夏叶玲;赵志强;;某大型企业视频显示终端人员明尼苏达多项人格问卷的分析[A];第七届全国心理卫生学术大会论文汇编[C];2014年

3 朴燕;丁铁夫;陈宇;金圣经;;平板视频显示的周期性非均匀时钟校正方法[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（上册）[C];1999年

4 果晓来;王振济;武家骥;沈辉;;多媒体全彩色视频显示系统(MFCV)[A];OA’97全国办公自动化学术与经验交流会论文集[C];1997年

相关重要报纸文章 前2条

1 ;支持RGB视频显示[N];中国计算机报;2006年

2 专栏撰稿人 郝洪山;社会需要更多的爱心和善意[N];新疆日报(汉);2014年

相关硕士学位论文 前9条

1 邱振飞;基于FPGA的视频显示系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2014年

2 倪蕾;面向全息视频显示的两种新颖LCOS结构[D];安徽大学;2015年

3 张倩;视频显示格式转换电路的设计与验证[D];清华大学;2004年

4 刘芳;基于FPGA的多路网络视频显示系统的设计[D];北京交通大学;2010年

5 叶心明;基于FPGA的LED视频显示控制系统的设计[D];上海交通大学;2009年

6 谷会涛;基于“银河飞腾-DSP”的视频显示子系统的设计[D];国防科学技术大学;2006年

7 史超;多制式视频显示后处理芯片架构与主控模块的研究设计[D];天津大学;2010年

8 陈春阳;VTS信息采集与雷达视频显示技术的研究[D];大连海事大学;2008年

9 姜洪英;基于DVI接口的LED视频显示系统的研究与设计[D];吉林大学;2006年

本文编号：2553599