[发明专利]一种基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法及元件

权利要求书

1.一种基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法，其特征在于，所述纳米微腔是指一种由金属层-电介质层-金属层构成的三层薄膜结构，所述基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法包括步骤：

基于光谱的透射率与纳米微腔电介质层厚度的对应关系形成一种包含多个纳米微腔的纳米微腔阵列，使其中每个纳米微腔对一个选取中心波长的光谱呈高透射或在对选取中心波长的光谱呈高透射和对选取中心波长的光谱呈低透射之间为可选，且其中部分所述纳米微腔的电介质层具有至少两种可选的厚度以提供两种不同的反射相位；

以不同中心波长的光谱在所述纳米微腔阵列的透射情况确定近场显示并获得所述纳米微腔阵列中每个纳米微腔在近场显示中的分布情况；

在所述近场显示下运用优化算法计算所述纳米微腔阵列的相位分布并对根据所述相位分布计算远场全息。

2.如权利要求1所述的基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法，其特征在于，还包括步骤：

根据所述相位分布确定所述纳米微腔阵列中每个纳米微腔电介质层的厚度。

3.如权利要求1所述的基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法，其特征在于，

基于光谱的透射率与纳米微腔电介质层厚度的对应关系形成一种包含多个纳米微腔的纳米微腔阵列，包括步骤：

选取金属层的厚度以形成单个纳米微腔；

对所述单个纳米微腔进行光学建模以计算不同中心波长的光谱的透射率随所述单个纳米微腔中电介质层厚度变化的变化情况；

基于所述变化情况选择一个或至少两个不同中心波长的光谱以使：

当只选择一个中心波长的光谱时，使所述纳米微腔在对所选中心波长的光谱呈高透射和对所选中心波长的光谱呈低透射之间为可选；

当选择至少两个不同中心波长的光谱时，使每个所述纳米微腔对一个所选中心波长的光谱呈现高透射。

4.如权利要求3所述的基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法，其特征在于，

基于光谱的透射率与纳米微腔电介质层厚度的对应关系形成一种包含多个纳米微腔的纳米微腔阵列，包括步骤：

当选择至少两个不同中心波长的光谱时，基于所述单个纳米微腔中电介质层厚度变化的变化情况对任一个中心波长的光谱选取至少两个阶次的共振，且对应不同阶次的共振使所述中心波长的光谱对应的纳米微腔具有不同的电介质厚度；

在只选择一个中心波长的光谱时，对可见光波段的光谱选取至少一个阶次的共振，且对应不同阶次的共振使所述可见光波段的光谱对应的纳米微腔具有不同的电介质厚度。

5.如权利要求1所述的基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法，其特征在于，

以不同中心波长的光谱在所述纳米微腔阵列的透射情况确定近场显示，包括步骤：

当一个中心波长的光谱对应的像素点亮时，在亮的像素点选择使对应中心波长的光谱呈高透射的纳米微腔；

当像素点不亮时，在不亮的像素点选择对所述一个中心波长的光谱呈低透射的纳米微腔；

所述获得所述纳米微腔阵列中每个纳米微腔在近场显示中的分布情况，包括步骤：

根据所述近场显示中每个像素点选择的纳米微腔的布局情况确定所述纳米微腔阵列中每个纳米微腔的分布情况。

6.如权利要求5所述的基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法，其特征在于，

以不同中心波长的光谱在所述纳米微腔阵列的透射情况确定近场显示，包括步骤：

基于空间复用方式对不同中心波长的光谱形成的图像进行合并；

以合并后的图像在所述纳米微腔阵列的透射情况确定近场显示。

7.如权利要求1所述的基于纳米微腔实现近场显示与远场全息的方法，其特征在于，

所述的优化算法包括退火算法、粒子群算法、gs算法；

所述根据所述相位分布计算远场全息，包括步骤：

对所述相位分布中的不同相位进行傅里叶变换以获得远场全息。