CN102081194A - 一种实现微纳全光彩色的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纳米光子学领域，公开了一种实现微纳全光彩色的方法。这种方法是将两根或三根纳米线依次排布在玻璃基底上，形成一个交叉结，然后通过与纳米线相连的光纤锥，将红光、或绿光、或蓝光分别耦合进纳米线中，在交叉结处合成各种颜色的彩色光斑。本发明不需要电驱动或颜色滤波器，具有制作简单等优点。
Description
技术领域
本发明属于纳米光子学领域，涉及一种实现微纳全光彩色的方法。
背景技术
纳米光子学是纳米技术领域中出现的一门令人兴奋的新兴高科技前沿学科，纳米线是纳米光子学中的一个重要研究方向，是现代科学和现代技术相结合的产物。微纳全光彩色显示是除了微纳传感外的另一个被看好的、纳米线的潜在应用领域。
近年来，基于纳米材料的彩色显示受到了广泛的关注，包括：量子点、纳米线、有机发光二极管、光子晶体、谐振腔等。但都限制于电驱动发射。为了避免使用电驱动，人们提出了基于二维光子晶体平板的、通过引入线缺陷波导和点缺陷谐振腔来实现微纳彩色显示的方法【一种基于二维光子晶体的微纳全光显示器件，中国发明专利申请号：2006 1012 2083.7】。但由于光子晶体带隙的限制，这种方法不能用于红光，因此不能实现一般基于红、绿、蓝三基色混合的全色显示。另外，光子晶体的制备需要依赖复杂的光刻技术。因此，没有电驱动的全光彩色的实现方法成为一项挑战性和有应用前景的工作。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种不需要电驱动或颜色滤波器的简单的微纳全光彩色的实现方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种实现微纳全光彩色的方法，其包括以下步骤：
①将两根纳米线或三根纳米线依次排布在玻璃基底上形成一个交叉结。
②将红光、或绿光、或蓝光通过光纤锥分别耦合到两根纳米线或三根纳米线中，在交叉结处合成所需的彩色光斑。
在步骤①中，纳米线的直径约为0.3～0.7微米。
在步骤①中，形成交叉结的纳米线间的交叉角为40°～90°。
在步骤②中，彩色光斑的形成是通过红光、绿光或蓝光在交叉结处混色得到的。
在步骤②中，彩色光斑的半径约为300纳米～3微米。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的微纳全光彩色实现方法具有组装简单，无电驱动，无颜色滤波器等。
2、本发明的微纳全光彩色实现方法形成的光斑半径为300纳米到3微米，在本领域具有小型化显示、白光照明功能，能实现比NTSC(National Television System Committee standard)更大显色范围的显示效果。
3、本发明的平均像素周期是41微米，比文献报道的500微米(Zhou，L.，Wanga，A.，Wu，S.-C.，Sun，J.，Park，S.&Jackson，T.N.All-organic active matrix flexible display.Appl.Phys.Lett.88，083502(2006))高一个量级，即本发明在同等尺度下能显示更多的像素。
附图说明
图1：将纳米线(1，2)交叉排布后实现微纳全光彩色的原理示意图。
图2：图2a是两根纳米线形成的交叉结的扫描电子显微镜(SEM)图片。
图2b-e是交叉结处混色的光学显微图片。图中的箭头表示光的传播方向，插入的光斑图片的放大倍数为10，插入图中的标尺是10μm。
图3：将纳米线(1，2，3)交叉排布后实现微纳全光彩色的原理示意图。
图4：图4a是三根纳米线形成的交叉结构的SEM图片。图4b是分别将红、绿、蓝三基色光通入纳米线1、2、3后在交叉结处合成白色光的光学显微镜图片。图中的箭头表示光的传播方向，插入的光斑图片的放大倍数为5，插入图中的标尺是20μm。
图5：2×6纳米线阵列结构。图5a是阵列结构的示意图，图中的箭头表示光的传播方向。图5b是在交叉处合成有不同颜色的混合光斑的光学显微镜图片。图5c是对交叉处的混合光斑放大5倍后的图片。
具体实施方式
本发明提供了一种实现微纳全光彩色的方法，其包括以下步骤：
①采用一步直接拉制法制备出聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纳米线，然后采用火焰法将标准的石英光纤拉制成光纤锥；
②将拉制好的PTT纳米线依次排布在玻璃基底上形成交叉结，要求形成交叉结的纳米间的交叉角为40°～90°；
③将红、绿、蓝光由光纤锥通过倏逝波耦合到PTT纳米中，在交叉结处形成彩色的光斑。
实施例1：
将直径分别是457nm和486nm的纳米线1和2构成交叉结，纳米线1和2的交叉角是85°。图2b中，耦合到纳米线1和2中的红光(波长，650nm)和绿光(波长，532nm)的光功率比约为6∶10。在交叉结处形成的光斑为黄绿色，光斑的半径为301nm，光斑的色度坐标是(0.27，0.70)。图2c-e中，耦合到纳米线1和2中的红光和绿光的光功率比分别为26∶9、27∶4、32∶2，交叉结处光斑的颜色分别为绿黄色、橙色、红橙色，对应的光斑的半径分别为303nm、306nm、310nm，对应的色度坐标分别是(0.45，0.54)、(0.56，0.43)、(0.64，0.35)。(如图1、图2所示)
实施例2：
纳米线1、2、3的直径分别是558nm，598nm和598nm，纳米线1和2垂直，线2和3的交叉角是50°。将功率比为50∶13∶10的红光、绿光和蓝光(波长，473nm)耦合到交叉结，交叉结处形成的白色光斑，光斑的半径是818nm，光斑的色度坐标(0.41，0.35)，对应的相关色温是3026K。(如图3、图4所示)
实施例3：
图5a是一个2×6纳米线阵列结构的示意图。图5b中，纳米线1-8的直径分别是622nm、638nm、734nm、765nm、574nm、613nm、629nm和670nm，耦合到纳米线1和2的绿光的光功率比为19∶20，耦合到纳米线3-8的红光的功率比为72∶43∶39∶40∶49∶50，交叉结A-L处的光斑颜色分别为黄橙色、浅黄绿色、黄绿色、黄绿色、红橙色、红橙色、黄绿色、浅黄绿色、浅黄绿色、黄橙色、橙色、红橙色，对应的光斑半径分别为560nm、585nm、459nm、566nm、446nm、428nm、491nm、729nm、591nm、472nm、478nm、384nm，对应的色度坐标分别为(0.51，0.48)、(0.37，0.60)、(0.40，0.58)、(0.45，0.54)、(0.59，0.39)、(0.61，0.38)、(0.45，0.53)、(0.36，0.61)、(0.36，0.62)、(0.51，0.49)、(0.58，0.41)、(0.60，0.39)。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种实现微纳全光彩色的方法，其特征在于包括以下步骤：①将两根或三根纳米线排布在玻璃基底上形成一个交叉结；②将红光、绿光或蓝光通过光纤锥分别耦合到两根或三根纳米线中，在交叉结处合成所需的彩色光斑。
2.根据权利要求1所述的实现微纳全光彩色的方法，其特征在于：步骤中①纳米线的直径为0.3～0.7微米。
3.根据权利要求1所述的实现微纳全光彩色的方法，其特征在于：步骤①中形成交叉结的纳米线间的交叉角为40°～90°。
4.根据权利要求1所述的实现微纳全光彩色的方法，其特征在于：步骤②中交叉结处的彩色光斑的形成是通过红光、绿光或蓝光在交叉结处混色得到的。
5.根据权利要求书1所述的实现微纳全光彩色的方法，其特征在于：步骤②中形成的彩色光斑的半径为300纳米～3微米。
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