由于目前亞波長二元矩形結構在光學防偽應用方面存在防偽性能有待提升、制作困難導致的性能劣化等問題。本文圍繞亞波長光學防偽器件理論設計及其應用展開研究,結合嚴格耦合波理論、等效介質理論與全局優(yōu)化算法,提出一維簡單周期正弦結構實現(xiàn)自然光入射下方位角調節(jié)的高衍射效率三色光變防偽功能。研究表明,本文提出的一維簡單周期正弦結構實現(xiàn)了自然光入射下的方位角調節(jié)的高衍射效率三色光變,并可運用產業(yè)通用的全息曝光技術進行結構制作,在光變圖像防偽領域有重要應用。本文的主要研究內容如下:1.建立了正弦結構與矩形結構三色光變器的等效關系。使用RCWA法推導了嵌入式亞波長一維單周期結構零級反射效率的求解矩陣,并通過等效折射率理論建立了正弦結構與矩形結構的等效關系;2.設計了嵌入式亞波長正弦結構三色光變器。根據三色光變器的設計目標,確定優(yōu)化變量,建立科學的評價函數,初始化設計參數后運用遺傳優(yōu)化算法進行優(yōu)化,并結合等效介質理論,最終設計了一種嵌入式亞波長正弦結構三色光變器。在自然光以45°角入射該器件時,在三個不同的方位角上獲得了相應的紅、綠、藍光反射峰輸出,此時各波段TE、TM模衍射效率同時達到最大值,紅、綠、藍三色... 

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 亞波長光學元件研究進展
        1.1.1 矩形亞波長結構研究現(xiàn)狀及其存在問題
        1.1.2 非矩形亞波長結構研究進展
    1.2 課題來源、論文的主要研究內容、結構及創(chuàng)新點
        1.2.1 課題的來源
        1.2.2 本論文的研究內容以及研究方案
        1.2.3 本論文的結構
        1.2.4 論文的創(chuàng)新點
第2章 正弦面型亞波長光柵設計的理論基礎
    2.1 標量衍射理論及其局限性
    2.2 嚴格耦合波分析法（RCWA）簡述
        2.2.1 基于嵌入式亞波長矩形結構的RCWA分析
        2.2.2 任意面型及多層結構光柵RCWA法復雜性分析
    2.3 等效介質理論
        2.3.1 等效介質理論概述
        2.3.2 亞波長矩形結構等效折射率計算
        2.3.3 亞波長正弦結構等效折射率計算
    2.4 遺傳優(yōu)化算法
    2.5 本章小結
第3章 嵌入式正弦結構亞波長三色光變器設計
    3.1 正弦結構等效矩形結構可行性分析
        3.1.1 正弦面型替代矩形面型機制
        3.1.2 正弦結構替代矩形結構衍射效率數值驗證
    3.2 嵌入式正弦結構亞波長光柵的設計原理
        3.2.1 亞波長嵌入式矩形結構與亞波長嵌入式正弦結構建模
        3.2.2 光柵結構參數條件以及優(yōu)化變量確定
        3.2.3 評價函數的構建
    3.3 基于矩形結構三色光變器設計程序實現(xiàn)
        3.3.1 衍射效率運算模塊的設計
        3.3.2 評價函數模塊的設計
        3.3.3 遺傳算法模塊及其重要參數設置
        3.3.4 評價函數中權重因子的影響
    3.4 嵌入式亞波長正弦結構三色光變器設計
        3.4.1 嵌入式矩形結構亞波長三色光變器設計結果
        3.4.2 嵌入式正弦結構亞波長三色光變器等效矩形結構
        3.4.3 正弦結構三色光變器性能分析
    3.5 本章小結
第4章 嵌入式正弦結構亞波長三色光變器冗余度分析
    4.1 冗余度分析參數的選擇
    4.2 正弦光柵周期的冗余度分析
    4.3 正弦光柵刻蝕深度的冗余度分析
    4.4 正弦光柵鍍膜厚度的冗余度分析
    4.5 入射角度的冗余度分析
    4.6 本章小結
第5章 三色光變器母版的制作
    5.1 三色光變器制作的工藝流程
    5.2 全息光刻技術的工藝簡介
    5.3 雙光束干涉光刻及實驗裝置搭建
    5.4 雙光束干涉光刻實驗過程以及結果
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文的主要研究成果
    6.2 未來研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的研究成果



本文編號：3677135