發(fā)布時(shí)間：2021-07-06 08:15

　　相較于傳統(tǒng)彩色濾光片,采用亞波長結(jié)構(gòu)的濾光片實(shí)現(xiàn)色彩具有低污染、傳輸效率高、尺寸小等優(yōu)點(diǎn),在顯示、探測(cè)、成像等諸多領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。但高性能結(jié)構(gòu)器件一旦制造出來,其光學(xué)性能通常是靜態(tài)的或變化緩慢,限制器件的實(shí)際應(yīng)用。而柔性器件本身可彎曲、折疊等性質(zhì),在動(dòng)態(tài)展示、柔性傳感等領(lǐng)域受到人們關(guān)注。本文在這些研究基礎(chǔ)上,結(jié)合介質(zhì)型濾光片的優(yōu)勢(shì)和微納器件加工工藝,提出了一種柔性偏振相關(guān)的濾光片結(jié)構(gòu)和制備流程:首先,本文簡(jiǎn)單介紹了亞波長超表面結(jié)構(gòu)對(duì)電磁場(chǎng)作用的基本理論和數(shù)值計(jì)算方法。文中分析了光在亞波長介質(zhì)型結(jié)構(gòu)表面的傳輸過程,如廣義斯涅爾定律、米氏共振理論,以及介紹了時(shí)域有限差分算法。其次,本文仿真并設(shè)計(jì)了基于米氏共振效應(yīng)的全介質(zhì)偏振型彩色濾光片結(jié)構(gòu)。利用FDTD軟件仿真分析結(jié)構(gòu)尺寸、周期、高度等參數(shù)對(duì)器件透射性和偏振特性的影響,綜合加工工藝,選定合適的器件結(jié)構(gòu)參數(shù),并探究了濾光片具有偏振性的原因,即電場(chǎng)的分布差異是導(dǎo)致不同偏振模式下透射光譜變化的主要原因。最后,根據(jù)仿真設(shè)計(jì)的濾光片結(jié)構(gòu),本文進(jìn)行了柔性偏振型濾光片的制作�；谖⒓{加工的基本工藝,設(shè)計(jì)了一種柔性濾光片的制備流程,并完成器件的制... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２硅納米柱結(jié)構(gòu)示意圖及不同直徑產(chǎn)生的顏色［１２］??

?１．緒論???Ｔ?ＢＢ?１?ｉ?ｒ?１??Ｓｉｌｉｃｏｎ??ｖ?ｔ?國－?丁??Ｎ．?ｍｍａ?ｉ?ｍｍ??八＿??Ｙ??■Ａ?ｍｔｍ?Ｍ??Ｔ１７５－?Ｍ?，－？＾?－?Ｊ＇＾．．．??▼?■?—�。埃�?ｎｎｉ?□?２ｔ（ｉ?？ａｉ?■?Ｎ（，?ｉｉｎｊａａａｊ＊??圖１．２硅納米柱結(jié)構(gòu)示意圖及不同直徑產(chǎn)生的顏色［１２］??（ａ）?（ｂ）??個(gè)??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．３?（ａ）硅納米孔洞結(jié)構(gòu)示意圖（ｂ）?ＲＧＢ透射光譜［１３］??硅材料雖然具有較高的折射率，但相應(yīng)的米氏散射截面卻很小，所產(chǎn)生的結(jié)??構(gòu)顏色僅在暗視野中觀察到。同時(shí)，硅在可見光范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的吸收性，當(dāng)波??長入小于４５０?ｎｍ時(shí)，折射率的虛部隨Ｘ的減小而迅速增加。因此，硅材料的米??氏散射體在產(chǎn)生獨(dú)特的顏色方面也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是對(duì)于藍(lán)色和紫色。??中國Ｓｈａｎｇ?Ｓｕｎ等研究者利用Ｔｉ０２材料來制造全電介質(zhì)彩色濾光片［１４］，結(jié)構(gòu)如??圖１．４?（ａ）。它是利用Ｔｉ０２材料在ＩＴＯ?（厚度為１５ｎｍ）涂覆的破璃基板上構(gòu)建??周期性結(jié)構(gòu)。二氧化纟太的厚度為２００ｎｍ，周期為３００ｎｍ，在波長６３２ｎｍ處，折??射率的實(shí)部約為２．２，而虛部的折射率可忽略不計(jì)。由于Ｔｉ０２的折射率較低，單??個(gè)結(jié)構(gòu)提供的米氏共振效應(yīng)無法與基底的反射區(qū)分開，因此，在明視場(chǎng)顯微鏡下??難以觀察到結(jié)構(gòu)色，通過采用多個(gè)結(jié)構(gòu)共同產(chǎn)生米氏共振達(dá)到濾光效果。通過調(diào)??整結(jié)構(gòu)尺寸，產(chǎn)生的顏色較好地覆蓋整個(gè)可見光譜范圍，如圖１．４?（ｂ）所示。結(jié)??構(gòu)的反射光譜半峰全寬（ＦＨＷＭ）約為３０ｎｍ，但反射率最高為６４％，因而在傳??輸效率方面還以

?浙江大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??ｎ?７０??????—，ｆ?００??ｔｆ〉’．、，濟(jì)＊?Ｒ?Ｂ?ｉ?—Ｅｉｐｅｒｕｎｅｎ！??，＊?Ｒ＊�。�？ｂｔＭＮｉｆｃｃ?＾?Ａ?—ＳｉｍｏｉａｔｉｏＢ?．?Ｋ〇??＞?？？?＾?５０?Ｉ?氣?Ｈａｌｏｇｅｎ?ｌａｍｐ??％?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．４?（ａ）結(jié)構(gòu)示意圖（ｂ）顏色覆蓋范圍（ｃ）反射譜線Ｍ??Ｉｓｈｗｏｒ?Ｋｏｉｒａｌａ等人提出一種同樣是基于Ｔｉ０２材料的全介質(zhì)彩色濾光片［１５］，??該彩色濾光片實(shí)現(xiàn)超過９０％的高透射率，獲得高純度的主減色ＣＭＹ如圖１．５（ｂ）??所示，成像中可提供高分辨率和出色的色彩保真度。結(jié)構(gòu)中Ｔｉ０２原子層厚度為??４００ｎｍ，納米柱的直徑與周期的比為０．３５恒定，通過改變直徑尺寸可獲得可見光??范圍內(nèi)寬泛的鮮艷色彩。該結(jié)構(gòu)通過提高�。保埃步橘|(zhì)層的厚度從而提高有效折射率，??更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)光的局域作用，從而提高傳輸效率，但不可避免的增加了結(jié)構(gòu)尺寸。??（ａ）?（ｂ）??１００?ＦＴ??＾?８０－?＇Ｖ?＂ｃＴ＂??匕?／Ｎ?？?／?■?卜私鉍??匿｜：：圏??４００?？Ｓ０?ＳＯＱ?５ＳＱ?６００?６５０?７００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?［ｎｍ］?＿??圖１．５?（ａ）結(jié)構(gòu)和制備流程示意圖（ｂ）主減色ＣＭＹ透射譜［１５】??針對(duì)Ｓｉ０２、Ｔｉ０２、聚合物等材料雖然可以提供跨越整個(gè)可見光帶的透明窗??口，但是本身折射率低，不適合產(chǎn)生高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)色問題，新加坡ＺｈａｏｇａｎｇＤｏｎｇ??等研究員介紹了一種提高共振效率的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［１６］，結(jié)構(gòu)模型如

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于薄膜濾光片的新型可重構(gòu)光分插復(fù)用器[J]. 俞侃,劉文,黃德修,常進(jìn).  光學(xué)學(xué)報(bào). 2008(07)
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博士論文
[1]表面等離子體超分辨光刻裝置關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉明剛.中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所 2017
[2]導(dǎo)模共振可調(diào)諧濾光片的設(shè)計(jì)和制備[D]. 錢林勇.上海理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]中紅外全介質(zhì)超表面的制備與表征[D]. 鄭菡雨.電子科技大學(xué) 2018
[2]基于超表面結(jié)構(gòu)的等離子體偏振器件的研究[D]. 李榮真.合肥工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3267876