连续变空频3D图像光刻制版技术与应用

发布时间：2017-09-06 22:38

  本文关键词：连续变空频3D图像光刻制版技术与应用

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【摘要】：三维彩色全息图像以其具有独特的3D视觉效果,已经用于安全、新型印刷材料生产和检测中。而目前主要的实现手段有激光全息技术,单光束激光直写,电子束光刻以及激光干涉光刻。传统的激光全息记录过程需要严格的记录环境,难以记录虚拟的物体,其应用范围受到限制。单光束激光直写技术由于受到其分辨率的限制,制作的3D图像视角小。电子束光刻技术虽然能够实现任意图像的制作,但需要的数据量大,加工效率低,其制作幅面和成本很大程度上制约了其应用范围。激光干涉光刻,结合了干涉曝光的并行曝光与激光直写的任意图形化的优势,是一种高效、高分辨率的光刻制版方法。而目前激光干涉光刻技术输出结构的空频和取向得不到连续的调制,导致制作出的3D图像存在颜色表达不准确、3D立体感弱、视场较小的缺点。本文采用了一种可实现连续变空频的激光干涉系统,该光刻系统能够对输出光场进行连续调制,可连续改变3D图像中各光栅点阵的周期和取向,形成直线观看狭缝,得到的3D立体感强、视场角大。同时采用的干涉技术相比电子束光刻大大的压缩了数据量(1万倍以上)。首先本文分析了点阵全息理论,对3D图像各坐标位置的光栅像素的周期和取向进行了理论计算,为之后的图像编码输出做出基础分析。根据全息理论要求,提出了紫外连续变频光刻的系统并阐述了其工作原理,进行了系统相关光场的理论分析。其次论文对3D图像输出进行了研究,分析了单色与彩色3D图像微纳米表达方式,对各3D图像的编码输出进行了计算,包括3D图像获取,图像的处理,软件的计算等。最后论文通过一系列实验进行了相关理论的验证,包括光刻多种单频、单取向结构来验证紫外连续变频光刻系统的光场调制的连续性,得到的实验结果与理论设计相符;通过光刻单色单频的3D图像以及同轴菲涅尔透镜进行了系统输出结构的连续匹配性验证,能够满足3D图像光刻的需求;最后光刻制作了一系列的3D图像,得到的3D效果明显,色彩鲜艳,视场大,很好的满足3D图像制版技术要求,更加证明了以上理论分析的正确性。得出这种连续变频系统能制作大幅面的3D图像且制作周期较短,符合市场需求。在当前3D显示技术发展的重大需求背景下,这项技术具有重要的应用前景。
【关键词】：微纳米结构 3D图像 激光全息干涉光刻 连续变空频 光场调制
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN249;TP391.41
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 一、引言10-23
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-21
• 1.2.1 3D图像的打印方法11-21
• 1.2.1.1 传统激光全息照相11-13
• 1.2.1.2 单光束激光直写及电子束光刻13-15
• 1.2.1.3 激光干涉光刻系统15-21
• 1.2.2 目前存在的问题21
• 1.3 论文的研究内容与结构21-22
• 1.4 论文的创新点与特色22
• 1.5 总结22-23
• 二、基本理论23-28
• 2.1 点阵全息原理23-25
• 2.2 连续变空频光刻原理25-27
• 2.3 总结27-28
• 三、3D图像输出理论研究28-39
• 3.1 3D图像微纳米结构表达研究28-31
• 3.2 连续变空频光学原理31-33
• 3.3 连续变频设备33-34
• 3.4 软件编码输出34-38
• 3.5 总结38-39
• 四、连续变频光刻实验研究39-62
• 4.1 不同单频结构实验研究39-42
• 4.2 单色单视角变频输出实验研究42-44
• 4.3 菲涅尔透镜输出实验研究44-48
• 4.4 高分辨率成像研究48-49
• 4.5 纳米光栅的图像分离与 3D显示实验效果分析49-57
• 4.6 3D图像输出品质影响因素研究57-61
• 4.7 总结61-62
• 五、结论与展望62-64
• 5.1 论文总结62-63
• 5.2 论文今后工作63-64
• 六、参考文献64-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 楼益民;陈林森;魏国军;浦东林;叶燕;;基于连续变频技术的三维图像激光打印方法与系统[J];中国激光;2014年02期

2 程茶园,付雷,倪受庸,史红民,徐敏;一种可用于像素全息机的棱镜分光系统[J];北京工业大学学报;2000年04期

3 王天及,李耀棠,杨世宁,张世超,范少武,温焕荣;电子束刻蚀数字像元全息图[J];激光杂志;1999年03期

4 余建国,裴文,徐大雄;变频全息光栅的研究及其应用[J];光学学报;1996年12期

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本文编号：805859