基于等离激元纳米结构的动态全息三维再现装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于等离激元纳米结构的动态全息三维再现装置，包括普通光源、扩束镜、全息记录介质层和等离激元纳米结构，所述普通光源出射的光经过扩束镜照射到全息记录介质层，光线继续向前传输至等离激元纳米结构实现动态全息再现。本发明装置可以实现动态全息再现，并且抑制了全息再现过程中的图像模糊。
【专利说明】基于等离激元纳米结构的动态全息三维再现装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及全息再现技术，尤其涉及一种利用表面等离激元结构实现动态全息三 维波前重建并且抑制由于光源扩散角引起的图像模糊的显示装置。
【背景技术】
[0002] 基于波前重建的三维显示技术真实再现原场景光的复振幅（包括振幅和相位）， 是符合人眼观看习惯的、具有真实感的三维显示，是具有前瞻性的下一代显示技术。波前重 建的代表性实现方法是全息术，即在全息记录材料中通过光学方式写入波前信息，产生全 息图，再利用再现光照射全息图，实现原场景的三维重建。
[0003] 虽然全息三维显示是最具有真实感的三维显示，在未来的三维显示领域具有重大 的潜在应用前景，但是目前在波前重建三维显示也存在一些问题，其中之一就是当用单色 扩展光源再现物像时容易产生图像模糊（imageblur)。为了解决这个问题提出了很多的解 决方案，其中有研究者提出利用表面等离激元抑制由于扩展光源引起的图像模糊，但是由 于其表面等离激元结构是与全息记录干板接触的，所以只能抑制静态的三维图像的图形模 糊，无法实际运用到全息动态三维显示中。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于等离激元纳米 结构的动态全息三维再现装置，可以实现动态全息再现，并且抑制了全息再现过程中扩散 角引起的图像模糊问题。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0006] 基于等离激元纳米结构的动态全息三维再现装置，包括普通光源、扩束镜、全息记 录介质层和等离激元纳米结构，所述普通光源出射的光经过扩束镜照射到全息记录介质 层，光线继续向前传输至等离激元纳米结构实现动态全息再现。
[0007] 当光传输遇到等离激元纳米结构时，由于只有满足特殊角度要求的光，才能激发 表面等离激元实现全息波前重建，而其他角度的入射光不可以，因此可以抑制光源扩散角 引起的图像模糊。
[0008] 进一步的，所述全息记录介质层与等离激元纳米结构是分离的，且两者之间的距 离小于100nm。所述全息记录介质层以实时运动替换的形式（以胶卷的形式）设置在扩束 镜与等离激元纳米结构之间，在再现过程中可以实时改变全息记录介质，达到动态再现波 图像并且抑制图形模糊。
[0009] 进一步的，所述全息记录介质层为感光干板或感光胶片。
[0010] 进一步的，所述等离激元纳米结构包括透明衬底和金属膜，所述金属膜均匀附着 在透明衬底表面；或所述等离激元纳米结构包括透明衬底和金属光栅，所述金属光栅均匀 附着在透明衬底表面，且该金属光栅为亚波长周期性金属光栅。
[0011] 进一步的，所述金属膜为厚度低于20nm，超过这个数值，可见光就不能透过，进而 不能成像。金属光栅的厚度和狭缝宽度均为IOOnm,周期为400nm。
[0012] 进一步的，所述金属膜或金属光栅的材质为金或银。
[0013] 有益效果：
[0014] 1、本发明利用只有特定角度的入射光才能激发等离激元纳米结构上的表面等离 激元，实现全息图的再现。
[0015] 2、本发明中等离激元结构与全息记录介质层之间是分离的，可以实时改变全息记 录介质层，实现动态全息再现的图像模糊抑制。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 附图1为本发明装置结构示意图。
[0017] 附图2为特定入射光角度激发等离激元纳米结构上的表面等离激元示意图。
[0018] 附图3为金属膜和金属光栅的示意图。
[0019] 附图4为全息记录介质替换示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0021] 如附图1所示，基于等离激元纳米结构的动态全息三维再现装置，包括普通光源 1、扩束镜2、全息记录介质层3和等离激元纳米结构5,所述普通光源1出射的光经过扩束 镜2照射到全息记录介质层3,光线继续向前传输至等离激元纳米结构5实现动态全息再 现。
[0022] 普通光源1发出的光经扩束镜2之后形成一个具有一定发散角的光束，照射在全 息记录介质层3上，实现全息再现，但由于再现光存在多角度入射光，所以再现像是多幅再 现图案的重叠，难免引起图像模糊。但是，当再现像再经过等离激元纳米结构5时，只有满 足特定角度的入射光才能激发表面等离激元穿透结构，并在等离激元纳米结构5右侧成 像，而其他角度的入射光，由于不能激发表面等离激元所以无法在右侧成像，因而等离激元 纳米结构5阻碍了重叠像的继续传播，抑制了全息再现过程中的图像模糊。
[0023] 理论依据，如附图2所示，当从光源出射的光经过扩束系统后，照射到全息记录介 质层3,发生衍射，由于再现光存在一定的发散角所以再现的图案是多图像重叠的，继续向 前传播遇到等离激元纳米结构5,由于只有满足特殊角度0要求的光满足波矢匹配：
[0024]
【权利要求】
1. 基于等离激元纳米结构的动态全息H维再现装置，其特征在于；包括普通光源（1)、 扩束镜（2)、全息记录介质层（3)和等离激元纳米结构巧），所述普通光源（1)出射的光经 过扩束镜（2)照射到全息记录介质层（3)，光线继续向前传输至等离激元纳米结构（5)实现 动态全息再现。
2. 根据权利要求1所述基于等离激元纳米结构的动态全息H维再现装置，其特征在 于：所述全息记录介质层（3)与等离激元纳米结构（5)是分离的，且两者之间的距离小于 lOOnm。
3. 根据权利要求2所述基于等离激元纳米结构的动态全息H维再现装置，其特征在 于：所述全息记录介质层（3) W实时运动替换的形式设置在扩束镜（2)与等离激元纳米结 构妨之间。
4. 根据权利要求1所述基于等离激元纳米结构的动态全息H维再现装置，其特征在 于；所述全息记录介质层（3)为感光干板或感光胶片。
5. 根据权利要求1所述基于等离激元纳米结构的动态全息H维再现装置，其特征在 于：所述等离激元纳米结构（5)包括透明衬底（4)和金属膜，所述金属膜均匀附着在透明衬 底（4)表面；或所述等离激元纳米结构（5)包括透明衬底（4)和金属光栅，所述金属光栅均 匀附着在透明衬底（4)表面，且该金属光栅为亚波长周期性金属光栅。
6. 根据权利要求5所述基于等离激元纳米结构的动态全息H维再现装置，其特征在 于；所述金属膜厚度低于20nm，金属光栅的厚度和狭缝宽度均为lOOnm，周期为400nm。
7. 根据权利要求5所述基于等离激元纳米结构的动态全息H维再现装置，其特征在 于；所述金属膜或金属光栅的材质为金或银。
【文档编号】G02B27/22GK104345463SQ201410508193
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】王琦龙, 翟雨生, 齐志央, 李晓华 申请人:东南大学