3D顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)之一,3D顯示技術(shù)可以表現(xiàn)圖像物理層面的深度感,常被應用于影視娛樂、軍事、視頻通信等領(lǐng)域。多光子頻率上轉(zhuǎn)換發(fā)光是一個反斯托克斯發(fā)光過程。基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光原理的顯示技術(shù)可實現(xiàn)不借助眼鏡、頭盔等外部設(shè)備,多人多角度實時觀察的真三維顯示。在上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中通過激光照射可以激發(fā)像素點,再通過控制像素點的空間坐標,可實現(xiàn)可見光斑在介質(zhì)中任一位置的呈現(xiàn)�；谶@一原理,輔助以設(shè)計制備的激發(fā)光光源三維掃描裝置,即可實現(xiàn)在透明顯示介質(zhì)中的真三維顯示。目前,在材料制備領(lǐng)域已經(jīng)通過提高晶體生長技術(shù)、制備摻雜納米粒子的有機-無機復合材料等手段制備出了光學性質(zhì)優(yōu)異的上轉(zhuǎn)換發(fā)光塊體介質(zhì)材料。但是,如何在這類透明的塊體材料中保持激光的點狀聚焦,如何實現(xiàn)像素點動態(tài)顯示等問題仍然是上轉(zhuǎn)換真三維顯示領(lǐng)域的技術(shù)難點。本論文針對以上問題,設(shè)計并搭建了激發(fā)光三維聚焦掃描系統(tǒng),并制備了具有紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光的有機無機復合介質(zhì),并在該介質(zhì)中實現(xiàn)了真三維顯示。主要研究內(nèi)容如下:（1）基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光真三維顯示原理,設(shè)計并制備了激發(fā)光三維聚焦掃描裝置。該裝置包括:二維振鏡、激發(fā)光光源、控制板卡、準直擴束裝置、聚... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：48 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

六種上轉(zhuǎn)換發(fā)光的能量傳遞機理[6]；Ion1，Ion2，Ion3表示三種離子；E1，E2，E3分別表示基態(tài)能級，亞穩(wěn)態(tài)能級和激發(fā)態(tài)能級，

4機控制的掃描系統(tǒng)控制發(fā)光點在顯示介質(zhì)內(nèi)的空間位置，完成了三維圖像的再現(xiàn)。但這些固體材料存在制備困難、大塊材料成本高等缺點。圖1.2（a）銣蒸汽中繪制的立方體圖[7]；（b）特殊波長激光照射銣蒸汽效果圖[7]隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米材料的制備方法日益成熟。研究人員將無機納米粒子摻雜在聚合物基質(zhì)中，制備了有機-無機納米復合材料。將無機的納米粒子引進有機的聚合物基質(zhì)中能夠?qū)烧叩膬?yōu)勢集于一身。2010年，新加坡的劉曉剛教授研究組[10]將稀土納米粒子摻雜在聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚合物中，制備了納米晶體/PDMS復合材料，在自然光下材料圖片如圖1.3(a)所示，可以看出材料具有良好的透明度。在激發(fā)光照射下，在材料中實現(xiàn)了三維圖像的顯示，如圖1.3(b)所示。2018年，張培培[11]等利用具有高上轉(zhuǎn)換效率的NaYF4納米晶作為復合材料的摻雜劑，采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作為基質(zhì)材料制備成了可以作為真三維顯示介質(zhì)的納米復合材料，如圖1.4（a）所示，相應復合材料在980nm激發(fā)光照射下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光圖譜如圖1.4（b）所示。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）這種化學材料俗稱為有機玻璃，它在很多領(lǐng)域都有廣泛的應用，只因為它有非常優(yōu)異的耐熱性、并且抗腐蝕、還在可見光區(qū)域具有高度透明性。我們基于這些優(yōu)越性條件選擇了聚甲基丙烯酸甲酯作為復合基質(zhì)材料。

5圖1.3；(a)自然光下納米晶體/PDMS復合材料[10]；（b）在納米晶體/PDMS復合材料中通過激發(fā)光繪制的立方體[10]在實驗中，我們將稀土納米晶摻雜在PMMA聚合物基質(zhì)中制備了可實現(xiàn)紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光的有機-無機復合塊體材料，以此復合材料為顯示介質(zhì)，實現(xiàn)了真三維顯示。圖1.4（a）在納米晶體/PMMA復合材料中通過激發(fā)光繪制的圖像[11]；(b)納米晶體/PMMA復合材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光圖譜[11]1.3.2面向上轉(zhuǎn)換顯示技術(shù)的有機-無機復合顯示介質(zhì)制備1966年，Auzel以鎢酸鈉玻璃為基質(zhì)材料并在其中摻入了稀土離子，發(fā)現(xiàn)在材料中摻入Yb3+離子后,Er3+、和Tm3+等稀土離子可見發(fā)光強度幾乎提高了兩個數(shù)量級（在紅外光激發(fā)下）[13],這種現(xiàn)象才引起了人們的重視,并開始了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料經(jīng)過多年研究已經(jīng)趨于成熟，而且低溫下某些納米晶中已實現(xiàn)較高效率的激光上轉(zhuǎn)換輸出，稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶在光學性質(zhì)方面有其獨特的優(yōu)勢，在太陽能電池、紅外光光催化、真三維顯示等領(lǐng)域被廣泛應用，這是因為稀土離子具有獨特而又豐富的能級分布（根源于稀土元素的

【參考文獻】：
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本文編號：3580402