[發明專利]超表面彩色全息的制備方法及光學系統

有效

• 申請號: 201911150832.0
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110703577B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 葉燕;宋志;葉紅;路暢;王欽華;陳林森
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G03H1/02
• 分類號: G03H1/02
• 代理公司: 蘇州三英知識產權代理有限公司 32412
• 代理人: 周仁青

本發明涉及超表面彩色全息的制備方法，包括以像素結構或者像素分布為依據，將彩色目標物像分別分層提取獲得相應的多層圖層；根據多層圖層分別獲取各圖層各自對應的微納結構、微納結構組合，并得到各層之間微納結構以及微納結構組合的變化關系；根據前述多層圖層中任一層的微納結構以及基色微納結構組合，利用空間或/和位相調制的光刻，實現該圖層的層內多像素微納結構的同時制備；再依據各圖層之間微納結構以及微納結構組合的變化關系，利用空間或/和位相實時調控，分時實現其余各層的微納結構以及微納結構組合的同時制備。本發明實現了多像素微納結構的同時制備以及分層像素組合的分時制備，從而能實現彩色全息的大幅面快速制備。

技術領域

本發明屬于彩色全息成像系統技術領域，具體涉及一種超表面彩色全息的制備方法及光學系統。

背景技術

彩色全息是由計算機對分色全息圖在頻域進行數字調制及濾波，實現用各自對應的基色光再現物體，經合成后獲得的原始真彩色物體像的方法，并且獲得的再現像能很好地解決色串擾問題，消除了零級和共軛像的影響。

由于微納結構的功能材料具有獨特的光學性質，在能源、新材料、傳感等領域有著重要的研究意義和應用價值，因此制備這種微納結構的方法層出不窮。常用的制備全息的方式包括數字微鏡和激光直寫、電子束光刻、聚焦離子束刻蝕、干涉光刻等。電子束、離子束光刻技術由于需要串行寫入，控制微納結構參量變化效率比較低，且設備成本高，難以大幅面制作全息光柵；直寫式的技術通過聚焦激光束在光敏感材料上掃描曝光，曝光速度很慢，時間長，一般用于制作小幅面的納米結構；而干涉光刻技術作為目前性價比高的高效微納米加工技術，在實驗環境下應用很廣泛，其制作的微納結構參量由干涉光束的波長和夾角決定。但通常干涉光刻系統輸出的結構光場空間頻率固定，且結構以光柵、點陣等周期性結構為主，無法實現變參量圖案結構的實時輸出。例如，臺灣大學微電子機械研究所和AHEAD光點公司合作開發了Sparkle系統，采用分束鏡、反射鏡分光系統，通過改變鏡頭的位置，使兩束光在光刻膠版上形成大小不同的聚焦點，而繞軸旋轉整個光學棱鏡組可以改變光柵的取向，上下移動兩個反射鏡可以改變光柵點的空頻，但其機械運動機構復雜，不利于光路穩定。美國的C.Newswanger提出(U.S.Patent5291317)利用光柵把激光光束分成正負一級兩束光，利用聚焦透鏡在記錄材料上干涉形成光柵點，通過光學鏡頭可以改變光柵點的取向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超表面彩色全息的制備方法及光學系統，以解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明公開了如下的技術方案：

本發明公開的超表面彩色全息的制備方法，包括：

A、以像素結構或者像素分布為依據，將彩色目標物像分別分層提取獲得相應的多層圖層；這里優選地可以以色調、飽和度、亮度或者RGB等為依據對彩色目標物像進行分層提取。

B、根據多層圖層分別獲取各圖層各自對應的微納結構、微納結構組合，并得到各層之間微納結構以及微納結構組合的變化關系；

C、根據前述多層圖層中任一層的微納結構以及基色微納結構組合，利用空間或/和位相調制的光刻，實現該圖層的層內多像素微納結構的同時制備；

D、再依據各圖層之間微納結構以及微納結構組合的變化關系，在步驟C該圖層的層內多像素微納結構的基礎上，利用空間或/和位相實時調控，分時實現其余各層的微納結構以及微納結構組合的同時制備。

本發明公開的超表面彩色全息的制備方法的一種改進，超表面彩色全息的制備方法還包括步驟E：依據至少一個目標微納結構，其出射的關系經過空間或位相調制對微納結構參量進行調控，從而輸出全息圖像。

本發明公開的超表面彩色全息的制備方法的一種改進，微納結構與微納結構組合的獲取為：相干或部分相干入射光束，經過空間或/和位相調制在成像面成像，并在載體形成對應的微納結構與微納結構組合。