CN107807095A - 一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的动态颜色调控装置及方法 - Google Patents

一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的动态颜色调控装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107807095A
CN107807095A CN201710940695.5A CN201710940695A CN107807095A CN 107807095 A CN107807095 A CN 107807095A CN 201710940695 A CN201710940695 A CN 201710940695A CN 107807095 A CN107807095 A CN 107807095A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
semiconductor nanoparticle
incident
silicon particles
accommodating carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710940695.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107807095B (zh
Inventor
兰胜
向进
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Normal University
Original Assignee
South China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Normal University filed Critical South China Normal University
Priority to CN201710940695.5A priority Critical patent/CN107807095B/zh
Publication of CN107807095A publication Critical patent/CN107807095A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107807095B publication Critical patent/CN107807095B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于硅基纳米超分辨显示的颜色调控装置及方法，其中，所述装置包括输入光路和容置载体。所述输入光路包括依次设置的波导、透镜以及偏振片，所述波导中耦合进入射光；所述透镜将所述入射光汇聚为光斑，并且所述偏振片用于将所述入射光产生不同偏振态的偏振光。所述容置载体包括硅纳米颗粒、载玻片以及棱镜，其中，所述硅纳米颗粒置于所述载玻片与所述棱镜之间；从所述输入光路入射的偏振光照射至所述硅纳米颗粒上；通过调节照射至所述硅纳米颗粒上的光的偏振态，激发所述硅纳米颗粒的电偶极和磁偶极的共振状态，以控制硅纳米颗粒散射光的颜色。本发明可显著增加硅纳米颗粒的散射截面、降低材料损耗、增强散射光强度、提高信噪比。

Description

一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的动态颜色调控装置及 方法
技术领域
本发明涉及颜色显示技术领域，特别涉及一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的动态颜色调控装置及方法。
背景技术
颜色和显示对于人对物体的感知和识别非常重要。现在的显示器件一般是依托于液晶显示，但是液晶分子一般为几十个微米的量级，很难继续突破到达纳米量级的分辨率。现在国际上对于纳米级的显示有很强的研究兴趣，其中，金属中自由电子的集体振荡与人造的结构构件的设计特定的属性，为颜色的显示和调控提供了新的途径。周期性的微结构和纳米结构支持光学共振和特定的能带结构，使得可以通过控制它们的几何形状和尺寸的方式获得不同的颜色。特别是通过光和亚波长金属纳米结构之间的共振相互作用产生颜色的人工表面，已成为实现结构颜色调控的首选材料。目前出现了两种使用纳米颗粒或者纳米结构的显示技术，分别使用金属或者介质材料，利用表面等离子共振原理，由于金属在可见光有吸收效应，共振谱线呈现出较大的展宽，使得颜色饱和度很难提高，而介质材料虽然可以使用多个纳米颗粒阵列作为一个像素来减轻共振峰展宽的问题，但因此牺牲了分辨率。这些技术通常使用反射式照明，存在颜色固定不能动态调控以及背景光不能消除带来的对比度很难提高的问题。由于使用单光束照明，其散射截面通常比较小，散射强度也受到限制。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的动态颜色调控装置及方法。所述技术方案如下：
一种基于半导体纳米超分辨显示的动态颜色调控装置，所述装置包括输入光路和容置载体，其中：
所述输入光路包括依次设置的波导、透镜以及偏振片，所述波导中耦合进入射光；所述透镜将所述入射光汇聚为光斑，并且所述偏振片用于将所述入射光产生不同偏振态的偏振光；其中，汇聚后的偏振光入射至所述容置载体中；
所述容置载体包括半导体纳米颗粒、载玻片以及棱镜，其中，所述半导体纳米颗粒置于所述载玻片上与所述棱镜之间，从所述输入光路入射的偏振光照射至所述半导体纳米颗粒上；
通过调节照射至所述半导体纳米颗粒上的光的偏振态，激发所述半导体纳米颗粒的电偶极和磁偶极的共振状态，以控制所述半导体纳米颗粒散射光的颜色。
进一步地，入射至所述容置载体中的偏振光的入射角为全内反射的临界角，以使得在所述半导体纳米颗粒的表面产生倏逝场。
进一步地，当入射至所述容置载体中的偏振光为S偏振光时，激发所述半导体纳米颗粒的电偶极共振；当入射至所述容置载体中的偏振光为P偏振光时，激发所述半导体纳米颗粒的磁偶极共振。
进一步地，耦合进所述波导的入射光通过平行卤素灯产生，并且所述入射光在所述波导中进行校正，以使得在所述波导的输出端为平行光。
进一步地，还包括探测系统，所述探测系统位于所述半导体纳米颗粒的正下方，以从正向上检测所述半导体纳米颗粒的散射光。
进一步地，所述探测系统为倒置荧光显微镜，通过光谱仪进行光谱采集，然后用色坐标来表示颜色。
进一步地，所述半导体纳米颗粒是硅纳米颗粒或者砷化镓纳米颗粒，其直径为100-200nm。
一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的颜色调控方法，包括：
向波导中耦合进入射光，并通过透镜将所述入射光汇聚为光斑，以及通过偏振片将所述入射光产生不同偏振态的偏振光；
将汇聚后的偏振光入射至容置载体中；其中，所述容置载体包括半导体纳米颗粒、载玻片以及棱镜，所述半导体纳米颗粒置于所述载玻片与所述棱镜之间，入射的偏振光照射至所述半导体纳米颗粒上；
通过调节照射至所述半导体纳米颗粒上的光的偏振态，选择性地激发所述半导体纳米颗粒的电偶极和磁偶极的共振状态，以连续动态地控制所述半导体纳米颗粒散射的光的颜色。
进一步地，入射至所述容置载体中的偏振光的入射角为全内反射的临界角，以使得在所述半导体纳米颗粒的表面产生倏逝场。
进一步地，当入射至所述容置载体中的偏振光为S偏振光时，激发所述硅纳米颗粒的电偶极共振；当入射至所述容置载体中的偏振光为P偏振光时，激发所述半导体纳米颗粒的磁偶极共振。
本发明的有益效果至少包括：
本发明可以显著增加半导体纳米颗粒的散射截面，提高了光散射强度；在单个纳米颗粒上实现动态颜色的调控，使得单个颗粒能成为全色彩的像素，实现纳米级的分辨率；由于电偶极和磁偶极的单个控制，可以得到高色彩饱和度的颜色；采用全内反射激发，完全消除了背景光，提高了显示对比度；相对于现有的金属表面等离子结构来说，本申请的方案可以有效降低损耗和增强色彩饱和度，并且完全兼容现在的SOI刻蚀工艺，利用半导体材料实现可调控的颜色显示，分辨率为颜色极限水平，而且相对于现在的金属纳米颗粒，材料损耗可以降低2个量级。
本发明采用全内反射激发，由于古斯-汉欣位移的存在，相当于两束相干的光束激发。所以可以成倍的增强散射光强度。而且相对于正常的散射，由于全内反射的存在，没有任何入射光源通过后面的接收物镜。这样可以显著的提高信噪比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施方式中基于半导体硅基纳米超分辨显示的动态颜色调控装置的结构示意图；
图2是本发明实施方式中基于半导体硅基纳米超分辨显示的颜色调控方法流程图；
图3是本发明实施方式中半导体硅纳米颗粒的制备原理图。
图4是本发明实施方式的实验结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
请参阅图1，本申请提供一种基于半导体硅基纳米超分辨显示的动态颜色调控装置，所述装置包括输入光路和容置载体，其中：
所述输入光路包括依次设置的波导、透镜以及偏振片，所述波导中耦合进入射光；所述透镜将所述入射光汇聚为光斑，并且所述偏振片用于将所述入射光产生不同偏振态的偏振光；其中，汇聚后的偏振光入射至所述容置载体中；
所述容置载体包括硅纳米颗粒、载玻片以及棱镜，其中，所述硅纳米颗粒置于所述载玻片与所述棱镜之间，其中，从所述输入光路入射的偏振光照射至所述硅纳米颗粒上；
其中，通过调节照射至所述硅纳米颗粒上的光的偏振态，激发所述硅纳米颗粒的电偶极和磁偶极的共振状态，以控制所述硅纳米颗粒散射的光的颜色。
在本实施方式中，入射至所述容置载体中的偏振光的入射角为全内反射的临界角，以使得在所述硅纳米颗粒的表面产生倏逝场。
在本实施方式中，耦合进所述波导的入射光通过平行卤素灯产生，并且所述入射光在所述波导中进行校正，以使得在所述波导的输出端为平行光。
在本实施方式中，当入射至所述容置载体中的偏振光为S偏振光时，激发所述硅纳米颗粒的电偶极共振；当入射至所述容置载体中的偏振光为P偏振光时，激发所述硅纳米颗粒的磁偶极共振。
在本实施方式中，硅纳米颗粒放置棱镜与载玻片之间。然后用定制的平行卤素灯(功率为150W)光耦合进入波导中，在波导输出端进行校正，使其输出为近平行光，然后用一个长焦的透镜略微的汇聚光斑，使入射光能量集中，在入射的光路上设置一个偏振片来产生不同的偏振光入射。当入射光满足全内反射的临界角时候在表面产生倏势场。在倏逝波的激发下，硅的散射强度显著增强。详细分析表明，通过倏逝波对硅的激发等同于通过使用入射光和反射光两者的激发，散射光谱强烈依赖于入射角。在本实施方式中，可以用倏势场激发硅纳米颗粒，这个可以两倍的增强硅纳米颗粒的散射光截面。对于S偏振光，由两个入射光束引起的磁偶极不被完全抵消，而是沿着物镜的轴线的磁偶极，并不会对前向的散射有贡献，而电场分量却是相干加强，所以能显示出电偶极共振。对于P偏振光，相反刚好仅水平取向的磁偶极有助于向前方向的散射。
在本实施方式中，还包括探测系统。所述探测系统位于所述硅纳米颗粒的正下方，以从正向上检测所述硅纳米颗粒的散射光。
在本实施方式中，探测系统为倒置荧光显微镜，通过光谱仪进行光谱采集，然后用色坐标来表示颜色，所述色坐标可以通过CIE 1931算法来确定。在实际应用过程中，进行入射光偏振态的调节即可分别激发硅纳米颗粒的电偶极和磁偶极共振，实现不同的颜色显示。
请参阅图2，本申请还提供一种颜色调控方法，所述方法包括：
S1：向波导中耦合进入射光，并通过透镜将所述入射光汇聚为光斑，以及通过偏振片将所述入射光产生不同偏振态的偏振光；
S2：将汇聚后的偏振光入射至容置载体中；其中，所述容置载体包括硅纳米颗粒、载玻片以及棱镜，所述硅纳米颗粒置于所述载玻片与所述棱镜之间；其中，入射的偏振光照射至所述硅纳米颗粒上；
S3：通过位于所述硅纳米颗粒正下方的探测系统，从正向上检测所述硅纳米颗粒的散射光；其中，通过调节照射至所述硅纳米颗粒上的光的偏振态，激发所述硅纳米颗粒的电偶极和磁偶极的共振状态，以控制所述硅纳米颗粒散射的光的颜色。
在本实施方式中，所述方法还包括：
入射至所述容置载体中的偏振光的入射角为全内反射的临界角，以使得在所述硅纳米颗粒的表面产生倏逝场。
在本实施方式中，所述方法还包括：
当入射至所述容置载体中的偏振光为S偏振光时，激发所述硅纳米颗粒的电偶极共振；当入射至所述容置载体中的偏振光为P偏振光时，激发所述硅纳米颗粒的磁偶极共振。
请参阅图3，在本实施方式中，制备所述硅纳米颗粒的设备包括飞秒激光器、长焦物镜、硅片靶材、玻片衬底以及三维移动台，其中：
所述飞秒激光器产生重复频率为1KHz的激光，所述激光通过所述长焦物镜聚焦至所述硅片靶材上，所述硅片靶材的后表面放置所述玻片衬底，所述玻片衬底跟随所述三维移动台进行移动，以制备出指定尺寸的硅纳米颗粒。
具体地，在实际应用过程中，可以利用激光加工的办法制备出硅纳米颗粒，其直径在100-200nm左右。重复频率1KHz的飞秒激光器被焦距为2cm的长焦物镜聚焦到硅片靶材上，在后表面放置一玻片衬底用来接收样品，用三维移动台来移动玻片衬底，这样就能制备出各种尺寸的硅纳米颗粒。
利用激光加工的办法也可以制备硅柱阵列，原样品为标准的SOI晶片，首先在SOI晶片上沉积1微米的二氧化硅，其中包括220纳米薄膜单晶硅层；然后用EBL(electron-blocking layer，电子阻挡层)进行刻蚀，获得不同直径的硅柱，在这里单个硅柱就是一个像素点，所以非常小，考虑到硅柱之间的耦合效应，这里最小的周期设为500nm。
在一个实际应用场景中，上述的技术方案可以按照以下方式执行：
1、样品设计：
对于硅柱我们用时域有限差分方法进行了全波仿真，设计出最佳尺寸。首先我们先设计硅柱的高度为常见的SOI高度130nm，因为倏势场的作用距离大概是100多纳米左右。我们现在扫描不同的硅柱的半径，对于一个尺寸的硅柱我们扫描不同的入射角度，计算出散射谱，我们边界条件用的完美匹配层边界条件，整个仿真区域设为3000nm*3000nm*3000nm，网格用的是3nm。对于s偏振光我们可以利用反对称边界条件来减少计算量，p光用对称边界条件。计算结果散射谱用GIE 1931色坐标来定义颜色。可以发现对于暗场和倏势场有很明显的区别，对于暗场来说其色彩饱和度更低，对于倏势场来说p光最好。可以发现基本上6-8个尺寸就能全波覆盖掉整个色域。对于硅球来说我们可以用Mie分解系数上用在进行Matlab编程实现各种偏振角度的散射不同，然后我们将得到的图用色坐标显示出来。我们通过仿真来转动不同的入射偏振角度来优化色域可调最大而且可覆盖到整个可见光的范围来做实验。
2：材料制备：
2.1：后向转移技术制备：我们利用激光加工的办法制备出硅纳米颗粒，其直径在100-200nm左右。重复频率1KHz的飞秒激光器(Legend，Coherent Inc.)被焦距为2cm的长焦物镜(Nikon)聚焦到硅片靶材上，其工作波长为800nm，在后表面距离硅片20微米处放置一玻片衬底用来接收样品，用三维位移台(北京赛凡光电)来移动衬底，由于放大极的重复频率为1KHz，其单脉冲能量为mJ量级，这样就能制备出各种尺寸的硅纳米颗粒。
2.2：样品退火的详细过程：首先加工出的颗粒由于其是非晶样品所以其磁偶极模式不够明显，这样的材料如果用在显示会明显的减小其色域广度，所以我们需要先进行退火处理，我们用重复频率为86MHz的飞秒振荡器(Mira，Coherent Inc.)来进行退火处理，退火的能量为pJ量级，首先将硅纳米颗粒放置激光光斑中心，调节焦距合适后退火3s，然后测试其散射，如此每次间隔3s重复操作，当最后退火多次后发现其散射不再变化即可。最后用对于样品的检测可以去观察TEM的高倍分辨率观察到晶格的效果，这样就验证的样品的结晶效果。
2.3：也可以用电子束刻蚀制备硅柱阵列，原样品为标准的SOI晶片。可以使用剥离或通过晶片粘合和深反应离子蚀刻(DRIE)将来自SOI晶片的薄膜单晶硅转移到刚性或柔性基板。优选采用后一种方法，因为这样更容易保持纳米结构的完整性。首先，我们在一个SOI晶片上沉积1微米的二氧化硅，其中包括220纳米薄膜单晶硅层。这个1微米的二氧化硅层保护了硅胶与胶粘剂。接下来，粘合剂NOA61旋转在样品上，然后粘结到石英基底上。然后用365nm紫外LED灯照射样品，将NOA61聚合物和样品粘住2小时。为了获得最佳粘合性将样品在50℃下烘烤2天。然后通过研磨至接近40μm，去除硅衬底，然后除去DRIE。最后，通过使用氢氟酸去除SOI晶片的二氧化硅，获得石英-基板上的单晶硅。
使用电子束光刻方法(EBL)来定义图案。剩下的二氧化硅和高度为220nm的硅层，然后用EBL进行刻蚀不同直径的硅柱就能得到玻璃衬底上面的硅柱。单个硅柱就是一个像素点，所以非常小，考虑到硅柱之间的耦合效应，最小周期设为500nm。
实验结果如图4所示，通过改变入射角度的偏振，可以有效的调控散射的光谱峰位。偏振角α定义为入射光的偏振和入射面的夹角。0度代表P偏振入射，90度代表S偏振入射。可以看出当0度入射时，散射光谱的峰位为650nm左右，当90度入射时，散射光谱的峰位则为550nm左右。所以其颜色由红色变为绿色，这样我们就进行了有效的颜色调控，同时，通过图4可以看出，由于s偏振只激发了电偶极子，p偏振光只激发了磁偶极子，显著地减小了光谱线宽，不同颜色的谱峰的半峰宽在80nm左右，可以明显地区别开来。
本发明的有益效果至少包括：
本发明采用全内反射激发，由于古斯-汉欣位移的存在，相当于两束相干的光束激发，显著增加了硅纳米颗粒的散射截面，可以成倍地增强散射光强度；倏逝场(双光束)激发，可以调控电，磁偶极子的取向，使得s偏振光只激发电偶级，p偏振光只激发磁偶级，减小了光谱的线宽，提高了饱和度和色品；倏逝场激发使得散射光谱依赖于入射光的偏振，在单个纳米颗粒上实现动态颜色的调控，同一个颗粒在不同偏振光激发下可以显示不同的颜色，使得单个颗粒能成为全色彩的像素，实现纳米级的分辨率，达到光学衍射极限；采用全内反射激发，没有任何入射光源通过后面的接收物镜，完全消除了背景光，提高了显示对比度和信噪比；相对于现有的金属表面等离子结构来说，本申请的方案可以有效降低损耗和增强色彩饱和度，并且完全兼容现在的SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)刻蚀工艺，利用半导体材料硅实现可调控的颜色显示，分辨率为颜色极限水平，而且相对于现在的金属纳米颗粒，材料损耗可以降低2个量级。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的动态颜色调控装置，其特征在于，所述装置包括输入光路和容置载体，其中：
所述输入光路包括依次设置的波导、透镜以及偏振片，所述波导中耦合进入射光；所述透镜将所述入射光汇聚为光斑，并且所述偏振片用于将所述入射光产生不同偏振态的偏振光；汇聚后的偏振光入射至所述容置载体中；
所述容置载体包括半导体纳米颗粒、载玻片以及棱镜，其中，所述半导体纳米颗粒置于所述载玻片上与所述棱镜之间；从所述输入光路入射的偏振光照射至所述半导体纳米颗粒上；
通过调节照射至所述半导体纳米颗粒上的光的偏振态，激发所述半导体纳米颗粒的电偶极和磁偶极的共振状态，以控制所述半导体纳米颗粒散射光的颜色。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，入射至所述容置载体中的偏振光的入射角为全内反射的临界角，以使得在所述半导体纳米颗粒的表面产生倏逝场。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当入射至所述容置载体中的偏振光为S偏振光时，激发所述半导体纳米颗粒的电偶极共振；当入射至所述容置载体中的偏振光为P偏振光时，激发所述半导体纳米颗粒的磁偶极共振。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，耦合进所述波导的入射光通过平行卤素灯产生，并且所述入射光在所述波导中进行校正，以使得在所述波导的输出端为平行光。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括探测系统，所述探测系统位于所述半导体纳米颗粒的正下方，以从正向上检测所述半导体纳米颗粒的散射光。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述探测系统为倒置荧光显微镜，通过光谱仪进行光谱采集，然后用色坐标来表示颜色。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述半导体纳米颗粒为硅纳米颗粒，其直径为100-200nm。
8.一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的颜色调控方法，其特征在于，包括：
向波导中耦合进入射光，并通过透镜将所述入射光汇聚为光斑，以及通过偏振片将所述入射光产生不同偏振态的偏振光；
将汇聚后的偏振光入射至容置载体中；其中，所述容置载体包括半导体纳米颗粒、载玻片以及棱镜，所述半导体纳米颗粒置于所述载玻片与所述棱镜之间，入射的偏振光照射至所述半导体纳米颗粒上；
通过调节照射至所述半导体纳米颗粒上的光的偏振态，激发所述半导体纳米颗粒的电偶极和磁偶极的共振状态，以控制所述半导体纳米颗粒散射的光的颜色。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：入射至所述容置载体中的偏振光的入射角为全内反射的临界角，以使得在所述半导体纳米颗粒的表面产生倏逝场。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：当入射至所述容置载体中的偏振光为S偏振光时，激发所述半导体纳米颗粒的电偶极共振；当入射至所述容置载体中的偏振光为P偏振光时，激发所述半导体纳米颗粒的磁偶极共振。
CN201710940695.5A 2017-10-11 2017-10-11 基于半导体硅纳米颗粒的动态颜色调控装置及方法 Active CN107807095B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710940695.5A CN107807095B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 基于半导体硅纳米颗粒的动态颜色调控装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710940695.5A CN107807095B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 基于半导体硅纳米颗粒的动态颜色调控装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107807095A true CN107807095A (zh) 2018-03-16
CN107807095B CN107807095B (zh) 2020-10-20

Family

ID=61592647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710940695.5A Active CN107807095B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 基于半导体硅纳米颗粒的动态颜色调控装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107807095B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0622624A1 (en) * 1993-04-23 1994-11-02 Research Development Corporation Of Japan A method for observing film thickness and/or refractive index
US6621575B1 (en) * 2000-01-20 2003-09-16 Laser- Und Medizin Technologie Gmbh Berlin Method and device for analyzing molecular reaction products in biological cells
CN1587979A (zh) * 2004-09-15 2005-03-02 中国科学院上海光学精密机械研究所 生物全内反射式近场扫描显微镜
CN102576794A (zh) * 2009-09-25 2012-07-11 松下电器产业株式会社 波长转换粒子及采用其的波长转换部件以及发光装置
CN102730624A (zh) * 2012-06-25 2012-10-17 浙江大学 一种实时颜色动态调控微器件及其制备和调控方法
CN103370803A (zh) * 2011-01-18 2013-10-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 光照设备
CN105700320A (zh) * 2016-04-13 2016-06-22 苏州大学 一种基于空间光调制器的全息三维显示方法及装置
CN107045203A (zh) * 2017-03-27 2017-08-15 福耀玻璃工业集团股份有限公司 一种抬头显示系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0622624A1 (en) * 1993-04-23 1994-11-02 Research Development Corporation Of Japan A method for observing film thickness and/or refractive index
US6621575B1 (en) * 2000-01-20 2003-09-16 Laser- Und Medizin Technologie Gmbh Berlin Method and device for analyzing molecular reaction products in biological cells
CN1587979A (zh) * 2004-09-15 2005-03-02 中国科学院上海光学精密机械研究所 生物全内反射式近场扫描显微镜
CN102576794A (zh) * 2009-09-25 2012-07-11 松下电器产业株式会社 波长转换粒子及采用其的波长转换部件以及发光装置
CN103370803A (zh) * 2011-01-18 2013-10-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 光照设备
CN102730624A (zh) * 2012-06-25 2012-10-17 浙江大学 一种实时颜色动态调控微器件及其制备和调控方法
CN105700320A (zh) * 2016-04-13 2016-06-22 苏州大学 一种基于空间光调制器的全息三维显示方法及装置
CN107045203A (zh) * 2017-03-27 2017-08-15 福耀玻璃工业集团股份有限公司 一种抬头显示系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIANG JIN ET AL.: "Polarization beam splitters, converters and analyzers based on a metasurface composed of regularly arranged silicon nanospheres with controllable coupling strength", 《OPTICS EXPRESS》 *
史斌等: "利用动态微纳结构调控颜色方法的仿真研究", 《光谱学与光谱分析》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107807095B (zh) 2020-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113640992B (zh) 显示系统及头戴式显示设备
CN108666865A (zh) 一种金属-半导体复合结构、SPPs激发方式及制备方法
Feng et al. Form birefringence metal and its plasmonic anisotropy
CN106847797A (zh) 一种贵金属纳米颗粒‑量子点阵列发光器件制备方法
US11137663B2 (en) Frequency conversion device and process
Gulkin et al. Mie-driven directional nanocoupler for Bloch surface wave photonic platform
Wu et al. Ultracompact and unidirectional on-chip light source based on epsilon-near-zero materials in an optical communication range
Aas et al. Optical properties of biaxial nanopatterned gold plasmonic nanowired grid polarizer
TW201640212A (zh) 小型投影系統及相關組件
Fradkin et al. Plasmonic grating for circularly polarized outcoupling of waveguide-enhanced spontaneous emission
CN107807095A (zh) 一种基于半导体纳米颗粒超分辨显示的动态颜色调控装置及方法
CN105914253B (zh) 偏振可控纳米光源及其显微系统、光子芯片系统
Yashunin et al. Second harmonic generation and two-photon luminescence from colloidal gold nanoparticles
CN108828787A (zh) 一种微纳结构大视场角消色差波片
EP2697625A1 (en) Method of modifying radiation characteristic of an excited emitter
CN111722310A (zh) 一种调制二维晶体禁带荧光偏振性的装置和方法
Britton Developing Novel Nonlinear Materials for Metaphotonics Device Applications
Inoue et al. Nonlinear optical responses in two-dimensional photonic crystals
US9242248B2 (en) Methods and devices for optical sorting of microspheres based on their resonant optical properties
CN215374219U (zh) 布洛赫表面波激发器以及纳米颗粒光谱仪
Wang et al. Controllable polarization dependence in quantum dots and silver nanowire coupling system
CN111722309B (zh) 一种二维晶体禁带荧光偏振性调制装置的制备方法
Fischer et al. Mid infrared nonlinear plasmonics using germanium nanoantennas on silicon substrates
Kan et al. On-chip spin-orbit controlled excitation of quantum emitters coupled to hybrid plasmonic nanocircuits
Thouin et al. Broadband field-enhancement in epsilon-near-zero photonic gap antennas

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant