表面等离子体动态全息成像的理论研究

发布时间：2020-04-14 12:37

【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。
【图文】：

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原理利用高速投影仪将各个角度图像一次投影到定向散射镜上形成到从反射屏反射的光线。随着反射镜的高速旋转，因为双目视觉和到投影出的三维显示图像[11]。进入 20 世纪后期，科学家使用 CCD辨率较高的器件代替传统的感光胶片，三维显示技术得到快速发展维显示技术是利用微透镜阵列记录和再现三维图像，并在空间中具立体显示技术。其记录过程是以微透镜阵列为成像装置，对物体进，然后将图像信息记录在 CCD 中形成多个像素单元。再现过程是在 CCD 中的图像信息，观察者再通过微透镜阵列，就可观察到实[15]。2016 年王琼华团队搭建了基于集成成像技术的增强现实三维显成成像单元重建的 3D 图像被光学透镜系统放大，并进入人眼，实维显示技术[16]。光栅三维显示技术常用的是柱透镜光栅三维显示技像信息交错排列在二维显示屏上，利用柱透镜光栅的分光作用，将图像信息分别向不同方向传播，当观察者位于特定的区域时，双眼，呈现出三维图像[17]。

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空间光调制器由于自身结构的特点、显示尺寸和分辨率等方面均存在优点，，应用到动态全息中有很高的发展前景。综上所述，真三维显示技术一直是人类不断追寻的科学目标，而全息显示又是所有真三维显示技术中最有发展前景的，其中动态全息显示更是所有三维显示领域中的研究热点，它的发展推动整个人类文明翻开新篇章。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O53;O438.1

【参考文献】