本文關(guān)鍵詞：亞波長金屬結(jié)構(gòu)的表面等離子全息研究

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【摘要】：全息術(shù)是利用光的干涉和衍射原理,記錄并再現(xiàn)物體強度和相位的一種“拍照”技術(shù)。浮雕型全息圖的特征是表面具有微結(jié)構(gòu),能夠真實再現(xiàn)三維圖像。全息防偽是基于激光全息術(shù)發(fā)展起來的一種防偽方式。但近年來,基于模壓工藝的浮雕型全息圖容易被仿制,技術(shù)門檻低,因此在某種意義上說,全息防偽已經(jīng)失去了其防偽的功能。據(jù)此我們將全息微結(jié)構(gòu)進一步縮小,提出了一種基于亞波長金屬結(jié)構(gòu)的表面等離子全息(Plasmonic hologram,PHG)。通過在傳統(tǒng)的全息微結(jié)構(gòu)中嵌入周期性的亞波長金屬結(jié)構(gòu),不僅能夠提高全息圖的衍射效率,還可以實現(xiàn)全息圖的偏振選擇性。通過和小巧輕便的偏振片結(jié)合,可以為全息防偽提供一條有力的判據(jù),進而提高全息圖的防偽性能。本文以實驗為基礎(chǔ)并結(jié)合理論分析針對PHG開展了比較深入的研究工作。首先,我們探索了PHG的制備工藝,采用了透射型全息制備光路,在制備介質(zhì)全息的基礎(chǔ)上,通過金屬鍍膜實現(xiàn)了周期性亞波長金屬結(jié)構(gòu)的嵌入。通過研究并比較了不同偏振態(tài)光源在PHG上的衍射、反射、透射和吸收特性,發(fā)現(xiàn)相比普通介質(zhì)全息,PHG進一步擴大了TM和TE偏振光全息再現(xiàn)圖的差異。然后,利用金屬-介質(zhì)-金屬(MIM)波導(dǎo)模型和嚴格耦合波分析,進一步闡述了表面等離子的偏振特性。研究發(fā)現(xiàn),金屬納米光柵的空氣狹縫可以使TM偏振光超越衍射極限進入,使得全息再現(xiàn)一直存在;而令TE偏振光被截止,從而無法衍射產(chǎn)生全息再現(xiàn)光。最后,利用嚴格耦合波仿真軟件對金屬納米光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)針對不同光波波長,需要分別優(yōu)化狹縫寬度、介質(zhì)光柵高度和金屬膜厚,使表面等離子全息達到最佳的偏振選擇效果�；赑HG的偏振特性,除了在全息防偽獲得廣泛的應(yīng)用外,也可以結(jié)合液晶材料在三維動態(tài)全息顯示領(lǐng)域得到應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：全息 偏振 表面等離子體 金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN26
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 研究背景12-15
• 1.1.1 全息成像概述12-13
• 1.1.2 表面等離子體概述13-14
• 1.1.3 金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)概述14-15
• 1.2 表面等離子全息的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本論文所要解決的問題16-17
• 第二章 表面等離子全息制備工藝的研究17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 全息成像原理17-19
• 2.3 全息圖條紋干涉的分布特點19-21
• 2.4 等離子全息圖的制備21-26
• 2.5 表面等離子全息圖的形貌表征26-28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第三章 表面等離子全息的測試與特性研究30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 表面等離子全息圖的再現(xiàn)30-34
• 3.2.1 激光再現(xiàn)30-32
• 3.2.2 白光再現(xiàn)32-34
• 3.3 表面等離子全息圖的特性測量34-38
• 3.3.1 等離子全息再現(xiàn)圖像的對比度34
• 3.3.2 表面等離子全息圖的光譜測試34-37
• 3.3.3 表面等離子全息圖的偏振測試37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 表面等離子全息特性的理論分析40-62
• 4.1 引言40
• 4.2 表面等離子全息的模型研究40-45
• 4.2.1 金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)的理論分析40-42
• 4.2.2 PHG偏振選擇性的理論分析42-45
• 4.3 DiffractMOD仿真結(jié)果45-53
• 4.3.1 Rsoft DiffractMOD軟件介紹45
• 4.3.2 嚴格耦合波分析簡介45-50
• 4.3.3 PHG等效模型分析50-53
• 4.4 影響金屬納米光柵偏振選擇性的影響因素53-60
• 4.4.1 入射光角度53-56
• 4.4.2 狹縫寬度56-57
• 4.4.3 金屬鋁膜厚度57-59
• 4.4.4 光柵介質(zhì)高度59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 主要工作與創(chuàng)新點62
• 5.2 后續(xù)研究工作62-64
• 參考文獻64-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文67-69

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本文編號：636546