[实用新型]用于全息视频显示的硅基液晶空间光调制器的像素结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及信息光学及微纳光学应用技术领域，具体是一种用于全息视频显示的硅基液晶空间光调制器的像素结构。

背景技术

三维(3D)感知在人类的信息获取中占有极其重要的地位。为了满足现代TV、医学成像、地质勘探、娱乐、军事、科学等方面的需求，把显示技术从高清推向3D是必然的趋势。全息视频显示可以动态实时为观察者提供逼真的三维体验，可能是3D可视化工具的最终目标。空间光调制器是全息视频显示系统的核心器件，通过动态地加载全息图对入射光进行调制，实现波阵面重构。在论述基于离散像素结构SLM实现全息视频显示的技术要求时，大多采用傅里叶光学中的空间带宽积概念，依据这一概念，最终3D显示技术是否能在离散像素结构SLM的基础上建立仍然是一个挑战。

液晶技术具有惊人的资源和多功能性。大多数液晶SLM采用电寻址方式，可以用于形成透射或反射装置。作为液晶SLM的一种，硅基液晶LCOS在基于强度调制的2D显示应用领域，与液晶显示器LCD相比没有突出的优势，但是在全息显示、自适应光学、光束偏转、激光材料加工等领域，LCOS具有广泛的应用前景。LCOS嫁接了LC与CMOS两种技术优势，具有物理尺寸小、分辨率高、填充率高等诸多优点，通过将全息衍射和液晶光电物理相结合，其有望成为实现全息视频显示的关键器件。但是，目前该技术只能提供概念性验证系统，市场上已有的LCOS的信息容量和视场角无法满足高质量3D重构的需要。

基于衍射成像的全息视频显示期望得到较大的视场角，这就要求LCOS器件的像素单元尺寸足够小，比较理想的尺度为可见光的波长尺度(<1μm)。而目前商业上销售的主流LCOS的像素尺寸达到6.4μm。近期开发的LCOS的像素尺寸为3.74μm。与此同时，面向全息视频显示的LCOS器件期望得到较高的衍射效率(1级)。在其它参数(如照明光源波长、液晶材料等)确定的情况下，目前的LCOS器件面临的问题是，随着像素单元尺寸的减小引发的1级衍射效率降低。这对于实现全息视频显示是不利的。

近期，得益于表面等离子体特殊的电磁特性，金属纳米结构在实现微型化和高效率的光学元件方面具有显著的优势。利用表面等离子体的高度局域性和亚波长特性，基于金属纳米结构可以有效地实现对光场的操控和调节。为了满足全息视频显示的要求，LCOS器件需要提供较大的衍射角以及较高的衍射效率(1级)。将金属纳米结构引入LCOS器件的制作中，从而改变相应的能量分布，对于设计制造面向全息视频显示的高衍射效率LCOS器件将发挥重要的促进作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于全息视频显示的硅基液晶空间光调制器的像素结构，其像素电极结构简单，一级衍射效率高。

本实用新型的技术方案为：

用于全息视频显示的硅基液晶空间光调制器的像素结构，包括像素电极层，所述像素电极层由第一金属电极层、电介质层和第二金属电极层构成，所述电介质层覆盖第一金属电极层，所述第二金属电极层位于电介质层上，由若干个金属纳米块依次间隔排列构成；所述金属纳米块，其在入射偏振光磁场方向上的尺寸相同，其在入射偏振光电场方向上的尺寸各异，并满足以下条件：

L_H＜p_H/N_H，

LEn≤pE/NE,n=1,2,...NE,]]>