【摘 要】
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全息视频显示的核心器件是空间光调制器（Spatial Light Modulator,SLM）,现有的SLM设计都是基于经典的光学原理,无法满足全息视频显示所需的大空间带宽积及大视场角等需求,因此我们需要借助最新发展的等离激元学和微纳技术来解决全息视频显示所面临的核心问题。但目前的微纳光场调控器件大多集中在无源,而有源微纳SLM器件的研究及技术开发仍然面临很大的挑战。区别于现有的利用光程差原理的硅
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全息视频显示的核心器件是空间光调制器（Spatial Light Modulator,SLM）,现有的SLM设计都是基于经典的光学原理,无法满足全息视频显示所需的大空间带宽积及大视场角等需求,因此我们需要借助最新发展的等离激元学和微纳技术来解决全息视频显示所面临的核心问题。但目前的微纳光场调控器件大多集中在无源,而有源微纳SLM器件的研究及技术开发仍然面临很大的挑战。区别于现有的利用光程差原理的硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon,LCo S）SLM,我们课题组已经制作了一个原理验证性器件:亚波长金属光栅硅基液晶器件（GratingLCo S,G-LCo S）。G-LCo S上电极是一个表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,SPP）与腔膜（Fabry-Pérot,F-P）共振结构,诱导一个零级反射的相位调制,下电极铝板既充当光反射背板又与上电极、薄液晶盒组成一个SLM,达到有源0～2p动态相位调制。由于器件涉及复杂的参数空间,基于先前单波长理论模型,在不改变模型几何的情况下,主要针对入射角和液晶盒中液晶折射率进行多波长特性研究。本论文的主要工作内容如下:（1）研究了金、铝材料的表面等离激元的色散特性,以及它们入射角度变化对G-LCo S的影响。基于CST Studio Suite和MATLAB等商业软件建立数值仿真平台,探讨液晶层折射率和入射光角度对金属光栅结构的相位调制特性及入射光的反射强度。实验结果表明在入射光波长在589.10nm-596.13nm（频率502.9THz-508.9THz）范围内,增加中间介质层的折射率,可以将亚波长金属光栅结构模型的反射相位调制量提高至接近2p且具有较高的反射强度。入射角以小角度入射至亚波长金属光栅结构时,在入射光波长645.41nm-653.85nm（频率458THz-464THz）范围内,随着角度的增加,相位调制量随之减小。在该波段测试器件时,应当尽量使入射光垂直入射该器件的上玻璃基板,以保证反射光的相位调制量接近2p。（2）对G-LCoS器件进行多波长相位调制特性测试工作,其中包括亚波长金属光栅结构G-LCo S器件的制备工艺及搭建测试实验系统。首先对液晶的取向锚定、上下基板的对准封盒、盒厚检测及灌装液晶等工艺做了分析与改进。其次分析了G-LCo S的相位测试方法,使用基于改进的迈克尔逊干涉方法搭建出光路测试实验平台,对G-LCo S结构器件的多波长相位调制特性进行测量。实验中使用RGB三色激光分别进行测试分析G-LCo S的相位调制性能,初步实验结果表明制备的G-LCo S器件对于三个不同波长的相位调制量分别达到1.1p,1.66p以及1.28p,能够达到期望值（2p）的55%,83%和64%的相位调制能力,这对后续的器件制备和实验测试打下了基础。
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