計算全息技術(shù)能夠方便地實現(xiàn)任意物體的三維顯示,是一種理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)。但是最終全息圖的能量利用率、偏振響應(yīng)、全息成像的清晰度、衍射角、視場角等參量受到了編碼計算全息圖的設(shè)備或者材料的限制。超表面結(jié)構(gòu)是一種新型的二維人造材料,能夠通過改變結(jié)構(gòu)的取向或者尺寸來控制電磁波的振幅和相位。超表面結(jié)構(gòu)亞波長尺度范圍內(nèi)的電磁波調(diào)控能力以及相對方便的加工使得其成為了計算全息圖的一種理想編碼材料。自超表面全息技術(shù)提出以來,已經(jīng)有許多關(guān)于該技術(shù)的報道,包括寬帶全息成像、彩色顯示、偏振切換以及動態(tài)顯示等等。然而,超表面全息樣品加工費用昂貴、彩色全息成像質(zhì)量差、全息成像視場受限以及全息像測量光路復(fù)雜等等問題仍然制約著超表面全息技術(shù)的進一步發(fā)展,使得超表面全息的實用化難以實現(xiàn)。本文主要是針對超表面全息技術(shù)存在的上述問題進行研究。論文研究內(nèi)容主要包括:1.利用矩形納米孔陣列編碼純相位全息圖,實現(xiàn)了可見光及近紅外的寬波段超表面全息顯示。仿真分析了加工矩形孔的長度、寬帶、轉(zhuǎn)角以及加工面型誤差的影響,表明了PB相位（幾何相位）編碼的純相位全息圖具備容忍10%加工誤差的特征,為超表面全息樣品加工方式的選擇提供了新的自由... 

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 傳統(tǒng)全息技術(shù)
        1.1.1 干涉記錄
        1.1.2 衍射再現(xiàn)
    1.2 數(shù)字全息技術(shù)
    1.3 計算全息技術(shù)
    1.4 超表面全息技術(shù)
        1.4.1 相位全息
        1.4.2 振幅全息
        1.4.3 相位、振幅同時調(diào)控全息
        1.4.4 介質(zhì)型全息圖
        1.4.5 基于全息原理的其他應(yīng)用
    1.5 本研究領(lǐng)域存在的關(guān)鍵科學(xué)問題及研究思路
    1.6 本論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 超表面全息的基本理論與加工表征技術(shù)
    2.1 標量衍射理論
        2.1.1 菲涅爾衍射
        2.1.2 夫瑯和費衍射
    2.2 矢量衍射理論
    2.3 計算全息設(shè)計方法
        2.3.1 GS算法
        2.3.2 點源法
    2.4 計算全息編碼方法
        2.4.1 空間光調(diào)制器(SLM)編碼
        2.4.2 迂回相位編碼
        2.4.3 幾何相位(PB相位)編碼
    2.5 數(shù)值模擬方法
    2.6 超表面樣品加工及表征
    2.7 本章小結(jié)
第3章 寬帶納米孔陣列超表面全息技術(shù)
    3.1 研究意義
    3.2 單元結(jié)構(gòu)光學(xué)性能
    3.3 樣品的設(shè)計及加工
    3.4 寬帶全息成像結(jié)果
    3.5 加工容差分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 離軸照明納米孔陣列超表面全息技術(shù)研究
    4.1 單波長多離軸方向入射提升全息圖可用信息容量
    4.2 離軸彩色超表面全息技術(shù)研究
    4.3 360度視場離軸彩色全息
    4.4 本章小結(jié)
第5章 光的偏振態(tài)在超表面全息技術(shù)中的應(yīng)用研究
    5.1 偏振態(tài)復(fù)用全息技術(shù)
    5.2 偏振無關(guān)全息技術(shù)
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)束語
    6.1 論文的主要創(chuàng)新點
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]衍射極限尺度下的亞波長電磁學(xué)[J]. 蒲明博,王長濤,王彥欽,羅先剛.  物理學(xué)報. 2017(14)
[2]Principles of electromagnetic waves in metasurfaces[J]. LUO XianGang.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2015(09)
[3]用于相位恢復(fù)的GS算法的一點改進[J]. 顧翔,徐克璹.  復(fù)旦學(xué)報(自然科學(xué)版). 2000(02)



本文編號：3703197