基于纳米孔阵列超表面的全息显示技术研究

发布时间：2022-11-06 08:42

　　计算全息技术能够方便地实现任意物体的三维显示,是一种理想的虚拟现实技术。但是最终全息图的能量利用率、偏振响应、全息成像的清晰度、衍射角、视场角等参量受到了编码计算全息图的设备或者材料的限制。超表面结构是一种新型的二维人造材料,能够通过改变结构的取向或者尺寸来控制电磁波的振幅和相位。超表面结构亚波长尺度范围内的电磁波调控能力以及相对方便的加工使得其成为了计算全息图的一种理想编码材料。自超表面全息技术提出以来,已经有许多关于该技术的报道,包括宽带全息成像、彩色显示、偏振切换以及动态显示等等。然而,超表面全息样品加工费用昂贵、彩色全息成像质量差、全息成像视场受限以及全息像测量光路复杂等等问题仍然制约着超表面全息技术的进一步发展,使得超表面全息的实用化难以实现。本文主要是针对超表面全息技术存在的上述问题进行研究。论文研究内容主要包括:1.利用矩形纳米孔阵列编码纯相位全息图,实现了可见光及近红外的宽波段超表面全息显示。仿真分析了加工矩形孔的长度、宽带、转角以及加工面型误差的影响,表明了PB相位（几何相位）编码的纯相位全息图具备容忍10%加工误差的特征,为超表面全息样品加工方式的选择提供了新的自由... 

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 传统全息技术
        1.1.1 干涉记录
        1.1.2 衍射再现
    1.2 数字全息技术
    1.3 计算全息技术
    1.4 超表面全息技术
        1.4.1 相位全息
        1.4.2 振幅全息
        1.4.3 相位、振幅同时调控全息
        1.4.4 介质型全息图
        1.4.5 基于全息原理的其他应用
    1.5 本研究领域存在的关键科学问题及研究思路
    1.6 本论文的主要内容及章节安排
第2章 超表面全息的基本理论与加工表征技术
    2.1 标量衍射理论
        2.1.1 菲涅尔衍射
        2.1.2 夫琅和费衍射
    2.2 矢量衍射理论
    2.3 计算全息设计方法
        2.3.1 GS算法
        2.3.2 点源法
    2.4 计算全息编码方法
        2.4.1 空间光调制器(SLM)编码
        2.4.2 迂回相位编码
        2.4.3 几何相位(PB相位)编码
    2.5 数值模拟方法
    2.6 超表面样品加工及表征
    2.7 本章小结
第3章 宽带纳米孔阵列超表面全息技术
    3.1 研究意义
    3.2 单元结构光学性能
    3.3 样品的设计及加工
    3.4 宽带全息成像结果
    3.5 加工容差分析
    3.6 本章小结
第4章 离轴照明纳米孔阵列超表面全息技术研究
    4.1 单波长多离轴方向入射提升全息图可用信息容量
    4.2 离轴彩色超表面全息技术研究
    4.3 360度视场离轴彩色全息
    4.4 本章小结
第5章 光的偏振态在超表面全息技术中的应用研究
    5.1 偏振态复用全息技术
    5.2 偏振无关全息技术
    5.3 本章小结
第6章 结束语
    6.1 论文的主要创新点
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]衍射极限尺度下的亚波长电磁学[J]. 蒲明博,王长涛,王彦钦,罗先刚.  物理学报. 2017(14)
[2]Principles of electromagnetic waves in metasurfaces[J]. LUO XianGang.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2015(09)
[3]用于相位恢复的GS算法的一点改进[J]. 顾翔,徐克璹.  复旦学报(自然科学版). 2000(02)



本文编号：3703197