納米級聯金屬光柵寬角度濾光特性及其製備研究

《納米級聯金屬光柵寬角度濾光特性及其製備研究》是依託蘇州大學，由葉燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：納米級聯金屬光柵寬角度濾光特性及其製備研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：葉燕
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

彩色濾光片的光能利用率約為27%，是LCD光能利用率低於5%的最主要原因，因此, 探索並研究高光效的彩色濾光片具有具有重大價值和產業需求。本項目提出利用納米級聯金屬光柵結構實現寬角度偏振濾光效應，通過不同結構的設計，實現偏振彩色濾光，重點研究導模共振效應與表面等離子共振效應之間的作用和減弱耦合共振輸出角度敏感性的物理機制，探索基於納米級聯金屬光柵的高光效寬角度偏振濾光特性；實驗上，探索通過納米乾涉光刻和斜角金屬沉積(Oblique angle metal deposition)技術製作納米級聯金屬光柵的方法，製備基於不同結構、金屬光柵厚度、分布的納米級聯金屬光柵的濾光片，並檢測其寬角度濾光和偏振性能。項目利用高折射率介質光柵增強共振波長衍射效率，深入探討減弱共振光譜角度敏感性的機制，並實驗上研製具有100nm頻寬、30 視場、偏振的寬頻濾光結構樣品，為提高LCD的光能利用率奠定基礎。

結題摘要

針對新興產業如新型顯示、新材料等領域的節能環保需求，本項目致力探索不同級聯形式下的金屬-介質光柵結構的濾波特性、偏振分束特性，分析了結構參數對近場、遠場光學特性的影響，重點探討了導模共振效應與表面等離子共振效應之間的作用，詳細分析了不同級聯方式對輸出光譜角度敏感性的影響。根據斜蒸鍍角的不同，設計了三種典型金屬-介質光柵級聯結構，根據其近場光學特性，探討了影響透射光譜角度敏感性的機理，並分析了定向斜蒸鍍角對透射光譜角敏性的影響，實現40度入射角下的寬角度濾波設計，透射光譜頻寬約 100nm，中心光譜透過率大於70%；設計了金屬光柵-介質光柵級聯結構，分析了導模共振效應與表面等離子共振效應對透射光譜的作用，獲得偏振濾波輸出，光譜頻寬約100nm，中心光譜透過率大於70%，偏振消光比大於30dB，該設計可與微透鏡薄膜組成寬角度複合結構；設計了基底-高折射率介質層-介質光柵-金屬光柵級聯結構，獲得寬角度偏振分束輸出，偏振消光比大於32dB，該設計可與寬角度濾波結構組合成複合結構，實現寬角度偏振濾波；基於微腔共振原理，提出基底-金屬-介質-金屬級聯結構以及基底-金屬-介質-金屬光柵的級聯結構，分析其光譜特性，分別獲得帶通濾波、帶阻濾波輸出，可與微透鏡陣列相結合，套用於彩色動態放大薄膜設計。實驗製作了金屬-介質光柵級聯結構，測定了不同薄膜厚度下金屬薄膜的折射率參數，分析了蒸鍍的金屬薄膜折射率與理論值的區別，以及其對光譜特性的影響，給出不同結構特徵的級聯光柵結構樣品，為級聯光柵結構在新型顯示、新材料等領域的套用提供基礎。