应用于傅里叶彩色全息的硅纳米砖阵列结构及其设计方法与流程

文档序号:13218882阅读:来源:国知局
技术特征:
1.应用于傅里叶彩色全息的硅纳米砖阵列结构,其特征是:由第一硅纳米砖单元列、第二硅纳米砖单元列和第三硅纳米砖单元列交替排列构成,第一硅纳米砖单元列、第二硅纳米砖单元列、第三硅纳米砖单元列分别由相等数量的第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元排列构成;第一硅纳米砖单元由介质基底和介质基底上刻蚀的第一硅纳米砖构成,第二硅纳米砖单元包括介质基底和介质基底上刻蚀的第二硅纳米砖,第三硅纳米砖单元包括介质基底和介质基底上刻蚀的第三硅纳米砖;第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元的几何尺寸均为亚波长尺度,分别对红光、绿光、蓝光窄带响应;介质基底为长方体形,其工作面及工作面的相对面为正方形,第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元中介质基底几何尺寸相同;第一硅纳米砖、第二硅纳米砖、第三硅纳米砖为具有不同几何尺寸的长方体形;介质基底和其上刻蚀的硅纳米砖的中心点的连线垂直于介质基底工作面;第一硅纳米砖、第二硅纳米砖、第三硅纳米砖的朝向角分别为全息片中第一硅纳米砖、第二硅纳米砖、第三硅纳米砖所对应像素点的位相的一半。2.权利要求1所述的硅纳米砖阵列结构的设计方法,其特征是,包括:(1)分别确定红光、绿光、蓝光的主波长;(2)对第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元的结构参数分别进行优化:采用电磁仿真法,以左旋圆偏光或右旋圆偏光垂直入射硅纳米砖单元工作面,扫描硅纳米砖单元的结构参数,满足优化目标的结构参数即优化的结构参数;所述硅纳米砖单元为第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元或第三硅纳米砖单元;所述优化目标为:仅在硅纳米砖单元对应主波长处响应,且在该对应主波长下交叉偏振转化效率最高、同向偏振转化效率最低;在其他两个主波长下交叉偏振转化效率最低;所述结构参数包括硅纳米砖单元边长C及其中硅纳米砖的长宽高;(3)分别计算第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元的周期:根据和计算对主波长λ窄带响应的硅纳米砖单元在x、y方向的周期dx、dy;θx和θy分别表示目标全息图像在x、y方向上的投影\t角度,m和n分别表示对主波长λ产生的全息图像在x、y方向上的像素数,θx、θy、m、n根据目标全息图像要求确定;所述主波长λ为红光、绿光或蓝光的主波长;(4)分别计算单周期内第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元的数量:根据M=dx/(3C)和N=dy/C,得单周期内对主波长λ窄带响应的硅纳米砖单元在x、y方向的数量M、N;所述主波长λ为红光、绿光或蓝光的主波长;(5)根据应用需求选择优化指标,采用位相分布优化法分别获得第一硅纳米砖、第二硅纳米砖、第三硅纳米砖所对应像素点的位相分布优化,从而获得其中各第一硅纳米砖、第二硅纳米砖、第三硅纳米砖的朝向角;(6)根据单周期内第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元的数量,将第一硅纳米砖单元、第二硅纳米砖单元、第三硅纳米砖单元分别排列成第一硅纳米砖单元列、第二硅纳米砖单元列、第三硅纳米砖单元列,第一硅纳米砖单元列、第二硅纳米砖单元列、第三硅纳米砖单元列交替排列。3.如权利要求2所述的硅纳米砖阵列结构在傅里叶彩色全息的应用,其特征是:所述的位相分布优化法为G-S法。
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