中国微米纳米 面向全息视频显示的深亚波长光栅耦合结构

本文研究了一种类MIM (metal-insulator-metal) 结构，用于全息显示装置，它的关键部分是铝亚波长光栅，该结构可以在可见光范围内调制反射光相位。众所周知，商业化的LCOS是广泛使用的空间光调制器，但是它通过液晶的光程差实现相位调制的机制不利于器件的进一步缩小以达到全息显示所需要的空间带宽。用亚波长光栅结构代替LCOS顶部电极层，虽然几何相似但是物理过程新颖的全息显示装置。当入射光进入金属光栅狭缝，一个典型的零阶衍射和深亚波长F-P共振被诱导。腔边缘的反射相位可以被有效的操纵通过由一个薄的中间电介质层构成的MIM结构，因为金属表面等离子激元对周围介质的变化很敏感。而且，为了适应未来视频全息显示的需求，我们研究了动态实时调制的可能性通过改变电介质层的介电常量。通常铝不被认为是有吸引力的等离子体材料，但是它资源丰富、便宜而且与CMOS兼容，它被广泛使用在空间光调制器中，例如LCOS。同时，众所周知铝等离子体特性对材料的几何形状很敏感。然而，我们的亚波长光栅耦合结构有效的克服上述这些问题，模拟结果已经证明当铝光栅中铝纳米棒从140nm变化到190nm时，相位调制量的影响很小，甚至可以被忽略，这对于实际制备提供了鲁棒的可能性，同时研究了不同光栅高度对实验结果的影响，仿真结果通过CST软件给出，证明仿真电介质媒介参数在液晶折射率变化率范围内可以达到0到2π相位调制在可见光范围，这为真实器件奠定了基础。

Fabry-Perot resonance on aluminum sub-wavelength gratings for holographic display device