基于金属亚波长光学结构窄带滤色片的参数调控研究

发布时间：2020-09-24 08:48

　　 滤色片是一种在可见光波段选择性地反射或者透射特定波长而呈现不同颜色的常用光学元件。其优异的性能使其在液晶显示、光通讯、传感探测和成像等多个领域受到广泛关注。首先介绍了亚波长结构窄带滤色片的主要性能参数。紧接着,研究了不同类型的金属亚波长滤色片具体的工作原理。通过研究以金属狭缝、金属孔洞、金属-介质-金属水平腔、金属-介质交替膜超材料等为主要结构的表面等离激元型滤色片的研究进展。超材料窄带滤色片由于结构紧凑、体积小、制备工艺简单、成本较低等优点。最后,基于等离激元型的滤色片进行结构设计和参数调控研究,设计了一种基于金属-介质交替膜超材料且中心波长可调的窄带滤色片。超材料滤色片具有许多新颖的性质,通过时域有限差分法和有限元法对器件的窄带滤色性能进行仿真分析。此外,利用等效介质理论对超材料窄带滤色片的滤色原理进行分析。本文基于银和二氧化硅膜组成的金属介质交替膜制备了周期排列的超材料狭缝阵列,实现了在可见光范围中心波长可调的窄带滤色性能。我们研究了狭缝宽度占空比(WFF)、狭缝周期(P)、金属银膜厚度与介质层厚度之间的比值(FF)、超材料厚度(H)以及金属膜的材质等对该超材料滤色片透射性能的调控规律,实现了具有较高透射效率且中心波长可调的窄带滤色片。最终实现半峰全宽17~30 nm,色纯度较好;具有透射率约50%,在可见光500~760 nm波段实现中心波长可调的滤色片。同时,对于超材料狭缝窄带滤色片的制备工艺进行简单的介绍。本工作为新型窄带滤色片的设计提供了崭新的思路。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH74

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本文编号：2825525