[发明专利]一种反射式铝纳米棒阵列及利用其实现彩色全息的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳光学及光学全息领域，尤其涉及一种反射式铝纳米棒阵列及利用其实现彩色全息的方法。

背景技术

普通照相是根据几何光学成像原理来对光的振幅进行记录，其丢失了光波的相位，因而失去了物体的三维信息。如果能够同时记录物光波的振幅和相位，使物光波波前的全部信息均得到存储，这样的图像称为“全息图”。当用光波照射全息图时，由于衍射原理能重现出原始物光波，从而形成具有三维感觉及视差的与原物体逼真的像，这个过程称为全息术。

传统的全息术采用激光进行干涉记录与衍射再现，其失去了物体的色调信息。彩色全息术是一种能够记录和再现原物体的色彩并具有三维立体感的一种全息技术。由于彩色全息图比单色全息图能更真实的反映物体的原始信息，因此在全息显示方面具有更加广阔的应用前景，清晰明亮的彩色全息图一直是全息显示研究的重要方面。

随着计算机技术的发展，研究者们把通讯理论中的抽样理论应用到了空间滤波器的计算机合成中，奠定了计算全息技术的理论基础，并于1966年做出了世界上第一张计算全息图。计算全息图不仅可以全面地记录光波的振幅和相位，而且能制造出综合复杂的、或者实际不存在的物体的全息图，其具有独特的优点和极大的灵活性。许多研究人员提出了制作彩色计算全息图的方法，这些彩色计算全息图重构的方法主要是基于三基色全息图的叠加。对红、绿、蓝三色分别进行编码以产生三个分立的全息图，然后将这三个分立的全息图并排放置以叠加产生彩色全息图像。由于放置位置具有一定的横向位移，故对应全息图产生的三个分立的单色图像叠加的彩色全息图像只能在很小的深度范围内保持良好的清晰度，极大的限制了彩色全息的效果与使用范围。

近年来，多种新的实现彩色全息的方法得到提出，如“Design and fabrication of stacked,computer generated holograms for multicolor image generation.Thomaset al.APPLIED OPTICS.Vol.46,No.22.August 2007”中论述了一种叠层结构以实现彩色全息，“Plasmonic nanoparticle scattering for color holograms.Yunuen Montelongo et al.APPLIED PHYSICAL SCIENCES.Vol.111.No.35.September,2014”中在一个像素内集成两种结构以实现对不同颜色的响应。然而，前者论述的叠层结构制造复杂，后者只对红、蓝色有作用，不能实现真彩色全息。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是通过一种新的铝纳米棒阵列排布，并利用其实现一种能再现出逼真的真彩色全息图像的方法。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种反射式铝纳米棒阵列，包括介质基底层，所述介质基底层上依次设有铝反射层和氟化镁层，所述氟化镁层上设有若干个铝纳米棒，每个铝纳米棒与其对应的氟化镁层、铝反射层和介质基底层构成单元结构；所述单元结构为对红光具有窄带响应的单元结构，记为单元结构R、对绿光具有窄带响应的单元结构，记为单元结构G或对蓝光具有窄带响应的单元结构，记为单元结构B；所述单元结构R、单元结构G和单元结构B在单元结构长度方向上依次交替排列。

所述单元结构的长度与宽度相同，且均为亚波长尺度。

所述铝纳米棒为长方体，其长宽高均为亚波长尺寸。

所述铝纳米棒的相位由G-S算法计算得到。

所述铝纳米棒的高度与宽度相同。

所述每个铝纳米棒的朝向角不同。

所述单元结构R、单元结构G和单元结构B中的铝纳米棒的长度不同。