CN111352328A - 一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法 - Google Patents
一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111352328A CN111352328A CN201811573376.6A CN201811573376A CN111352328A CN 111352328 A CN111352328 A CN 111352328A CN 201811573376 A CN201811573376 A CN 201811573376A CN 111352328 A CN111352328 A CN 111352328A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- source device
- holographic
- light source
- holographic display
- 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
Links
- 239000012769 display material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 106
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 71
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 68
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 36
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 9
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical group COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 abstract description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- -1 silver halide Chemical class 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/10—Processes or apparatus for producing holograms using modulated reference beam
- G03H1/12—Spatial modulation, e.g. ghost imaging
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/0005—Adaptation of holography to specific applications
- G03H2001/0088—Adaptation of holography to specific applications for video-holography, i.e. integrating hologram acquisition, transmission and display
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H2001/026—Recording materials or recording processes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法，全息显示材料包括：由高分子粉剂、单体和光敏剂组成的混合物，以及分散在混合物中的金纳米棒；金纳米棒的长径比满足在设定的一种或多种波长的光波的照射下形成光栅结构。掺杂金纳米棒使得掺杂后得到的全息显示材料具有较高的衍射效率。金纳米棒具有更多的自由度，利用金纳米棒的形状依赖性可以优化聚合物纳米复合材料。由于金纳米棒具有长、宽两个空间维度，导致其表面等离激元共振具有两种模式，分别是纵向表面等离子体共振和横向表面等离子体共振。双共振具有吸收增强、光学增益、放大自发辐射、突出角度选择性等优势。
Description
技术领域
本发明涉及全息显示技术领域，尤其涉及一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法。
背景技术
全息显示是利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都存储在记录介质中，这种可以记录物体光波全部分信息的介质为全息显示材料。当用光波照射记录全息图的全息显示材料时，由于衍射原理能重现出原始物光波，从而形成原物体逼真的三维像。全息显示可看到物体的全部特征，并有视差效应。全息显示技术在数据存储、无损检测、三维显示等诸多领域都有极为广泛的应用前景。
目前常用的全息显示材料包括卤化银乳剂和重铬酸盐明胶等。然而，这些材料的动态范围较低，难以达到足够高的衍射效率。
发明内容
本发明提供了一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法，用以提高衍射效率。
第一方面，本发明提供一种全息显示材料，包括：由高分子粉剂、单体和光敏剂组成的混合物，以及分散在所述混合物中的金纳米棒；
所述金纳米棒的长径比满足在设定的一种或多种波长的光波的照射下形成光栅结构的条件。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示材料中，所述金纳米棒至少包括：第一金纳米棒、第二金纳米棒和第三金纳米棒；
所述第一金纳米棒的长径比满足在红色光的照射下形成光栅结构的条件；
所述第二金纳米棒的长径比满足在绿色光的照射下形成光栅结构的条件；
所述第三金纳米棒的长径比满足在蓝色光的照射下形成光栅结构的条件。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示材料中，所述第一金纳米棒的长径比为1.1，所述第一金纳米棒在波长为630nm的光波的照射下形成光栅结构；
所述第二金纳米棒的长径比为3.4，所述第二金纳米棒在波长为530nm的光波的照射下形成光栅结构；
所述第三金纳米棒的长径比为6.3，所述第三金纳米棒在波长为460nm的光波的照射下形成光栅结构。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示材料中，所述单体为甲基丙烯酸甲酯或丙烯酰胺。
第二方面，本发明提供一种全息显示***，包括：第一光源装置，位于所述第一光源装置出光侧的第一光学调制组件，以及位于所述第一光学调制组件出光侧的全息片；
所述第一光学调制组件，用于将接收的所述第一光源装置的出射光分解为两束相干光向所述全息片出射；
所述全息片采用上述任一全息显示材料。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示***中，所述第一光学调制组件包括：偏振分光器，在所述偏振分光器透射光路上依次设置的电子开关、空间光调制器，位于所述空间光调制器出光侧的相位延迟器，位于所述偏振分光器反射光路上的反射器；
所述偏振分光器，用于将入射光分解为具有第一偏振方向的透射光以及具有第二偏振方向的反射光；所述第一偏振方向与所述第二偏振方向相互垂直；
所述电子开关，用于控制光路的通断；
所述空间光调制器，用于对入射光进行调制后向所述相位延迟器出射；
所述相位延迟器，用于将入射光的相位延迟π的奇数倍，向所述全息片出射；
所述反射器，用于将入射光反射至所述全显片。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示***中，位于所述第一光源装置出光侧的光学调制组件为第一光学调制组件；
所述全息片包括：第一全息片，第二全息片以及第三全息片；所述第一全息片、所述第二全息片以及所述第三全息片中的金纳米棒的长径比各不相同；
所述全息显示***还包括：第二光源装置、第二光学调制组件、第三光源装置、第三光学调制组件、第一反射镜、第一半透半反镜及分光棱镜；
所述第一光源装置，所述第二光源装置以及所述第三光源装置的出射光的波长各不相同；
所述第三光学调制组件位于所述第三光源装置的出光侧，所述第三全息片位于所述第三光学调制组件的出光侧；所述第一反射镜位于所述第三全息片的透射光路上，用于将所述第三全息片的透射光反射至所述第一半透半反镜；
所述第二光学调制组件位于所述第二光源装置的出光侧，所述第二全息片位于所述第二光学调制组件的出光侧；所述第一半透半反镜位于所述第二全息片的透射光路上，用于将所述第一反射镜的反射光透射至所述分光棱镜，将所述第二全息片的透射光反射至所述分光棱镜；
所述分光棱镜位于所述第一全息片的透射光路上，用于将所述第一半透半反镜的出射光反射至设定位置，将所述第一全息片的透射光透射至所述设定位置。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示***中，所述全息显示***还包括：第四光源装置、第五光源装置、第二反射镜以及第二半透半反镜；
所述第一光源装置、所述第四光源装置以及所述第五光源装置的出射光的波长各不相同；
所述第一光源装置、所述第四光源装置以及所述第五光源装置排列为一列，且光出射方向相同，所述第四光源装置位于所述第一光源装置与所述第五光源装置之间；
所述第二反射镜位于所述第五光源装置出光侧，用于将所述第五光源装置的出射光反射至所述第二半透半反镜；
所述第二半透半反镜位于所述第四光源装置出光侧，用于将所述第二反射镜的反射光透射至所述偏振分光器，将所述第四光源装置的出射光反射至所述偏振分光器；
所述反射器设置有转轴，所述第一光源装置、所述第四光源装置以及所述第五光源装置的出射光分时入射至所述偏振分光器，所述反射器在不同时序下的转动角度不同。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示***中，各光源装置均为激光光源装置；
所述全息显示***还包括：位于所述电子开关与所述空间光调制器之间的滤色轮。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示***中，各光源装置均包括：光源，沿所述光源的光出射方向依次设置的空间滤波器以及准直透镜组。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示***中，所述空间滤波器包括：会聚透镜组，以及位于所述会取透镜组出光侧的针孔。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示***中，所述偏振分光器包括：沿底面相对而置的两个四面体，在其中一个所述四面体的底面层叠设置的多个偏振片，以及位于两个所述四面体的底面之间的用于粘合两个所述四面体的胶合剂层。
第三方面，本发明提供一种基于上述任一全息显示***的全息显示方法，包括：
在全息光场信息写入阶段，控制第一光源装置出射第一功率的出射光，控制第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光分解为第一光束和第二光束向全息片出射，在所述全息片写入全息光场信息；
在全息光场信息重建阶段，控制所述第一光源装置出射第二功率输的出射光，控制所述第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光转化为所述第二光束向所述全息片出射，以实现全息显示；
其中，所述第一光束与所述第二光束相干，所述第一功率大于所述第二功率。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示方法中，所述第一光学调制组件包括：偏振分光器，在所述偏振分光器透射光路上依次设置的电子开关、空间光调制器，位于所述空间光调制器出光侧的相位延迟器，位于所述偏振分光器反射光路上的反射器；
所述控制第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光分解为第一光束和第二光束向全息片出射，包括：
开启所述电子开关，控制所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器透射后再经过所述空间光调制器、所述相位延迟器形成第一光束，所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器反射后再经过所述反射器形成第二光束，向所述全息片出射；
所述控制所述第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光转化为所述第二光束向所述全息片出射，包括：
关闭所述电子开关，控制所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器反射后再经过所述反射器形成所述第二光束，向所述全息片出射。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述全息显示方法中，还包括：
在全息光场信息擦除阶段，控制所述第一光源装置出射第三功率的出射光，关闭所述电子开关，控制所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器以及所述反射器的反射后向所述全息片出射；
所述第三功率大于所述第一功率。
本发明有益效果如下：
本发明提供的全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法，全息显示材料包括：由高分子粉剂、单体和光敏剂组成的混合物，以及分散在混合物中的金纳米棒；金纳米棒的长径比满足在设定的一种或多种波长的光波的照射下形成光栅结构的条件。掺杂金纳米棒使得掺杂后得到的全息显示材料具有较高的衍射效率。金纳米棒具有更多的自由度，利用金纳米棒的形状依赖性可以优化聚合物纳米复合材料。由于金纳米棒具有长、宽两个空间维度，导致其表面等离激元共振具有两种模式，分别是纵向表面等离子体共振和横向表面等离子体共振。双共振具有吸收增强、光学增益、放大自发辐射、突出角度选择性等优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍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为本发明实施例提供的全息显示材料的示意图；
图2为本发明实施例提供的不同长径比金纳米棒的吸收图谱；
图3为本发明实施例提供的全息显示***的结构示意图之一；
图4为本发明实施例提供的全息显示***的结构示意图之二；
图5为本发明实施例提供的偏振分光器的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的全息显示***的结构示意图之三；
图7a-图7c为本发明实施例提供的全息显示材料的角度选择原理图；
图8为本发明实施例提供的全息显示***的结构示意图之四；
图9为本发明实施例提供的全息显示***的结构示意图之五；
图10为本发明实施例提供的全息显示***的结构示意图之六；
图11为本发明实施例提供的空间滤波器的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的全息显示方法的流程图；
图13为本发明实施例提供的全息片的区域分割示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法。
本发明实施例的第一方面，提供了一种全息显示材料，如图1所示，本发明实施例提供的全息显示材料，包括：由光敏剂101、高分子粘合剂103和单体104组成的混合物，以及分散在混合物中的金纳米棒102；
其中，金纳米棒102的长径比满足在设定的一种或多种波长的光波的照射下形成光栅结构的条件。
相比卤化银乳剂和重铬酸盐明胶等全息材料，光致聚合物具有用途广、易用性强、成本低以及自编程能力强等特点。为了进一步提高光致聚合物的性能，可以在光致聚合物中掺杂粒子。在光致聚合物中掺杂金属纳米粒子后，金属纳米粒子会在聚合物中发生扩散，并最终在聚合物中形成稳定的周期空间分布。由于金属纳米粒子在可见光波段可以表现出很强的局部表面等离子体共振效应，这种稳定的周期分布结构便可以看作是在一定波长范围内的强吸收光栅，使掺杂后的光致聚合物具有较强的衍射效率。
在本发明实施例中，由光敏剂101、高分子粘合剂103和单体104构成光致聚合物，在该混合物中掺杂金纳米棒，使得掺杂后得到的全息显示材料具有较高的衍射效率。与掺杂金纳米球相比，金纳米棒具有更多的自由度，利用金纳米棒的形状依赖性可以优化聚合物纳米复合材料。由于金纳米棒具有长、宽两个空间维度，导致其表面等离激元共振具有两种模式，分别是纵向表面等离子体共振和横向表面等离子体共振。双共振具有吸收增强、光学增益、放大自发辐射、突出角度选择性等优势。在较短波长处的最大吸收对应于横向模式，而较长波长的最大吸收对应于纵向模式。
在具体实施时，掺杂金纳米棒的全息显示材料，其作用是记录全息光场信息。其中，高分子粘合剂103作为基质；光敏剂101可以吸收光子并引发聚合反应，消耗几十种单体；金纳米棒102可以产生局部表面等离子共振效应，改变局部折射率参数。当采用某一波长、强度的激光照射单体104时，单体104会发生聚合反应被消耗；而当采用另一波长、强度的激光照射时，形成的聚合物化学键被打断，单体104会发生反应而再次出现。
在本发明实施例中，在一定条件的非均匀照明下，单体104会从暗区扩散到由浓度梯度驱动的亮区。由于单体被消耗而金纳米棒102不被消耗，亮区的化学势增加，使金纳米棒102经历从光亮到黑暗的反扩散。因此，光场信息就会以类似制作光栅的方式写入全息显示材料中。而当采用另一条件的均匀照明时，单体104会再次出现，原暗区的化学势增加，金纳米棒102最终再次均匀扩散至整个材料中，光场信息被擦除。由此可以重复上述光场信息写入和擦除的过程，以实现不同全息图像的显示。
本发明实施例中掺杂的金纳米棒包括长、宽和高三个维度的参数，分别表示为A、B和C。金纳米棒的切面为圆形，因此宽度和高度的参数相等，且同时小于长度，即A＞B＝C。当长度与直径的比值(长径比)R＝A/B取值不同时，全息显示材料的敏感波长也不同。长径比与敏感波长的关系如图2所示，例如，当长径比R＝3.4时，只有使用波长为531.6nm的激光照射材料，才能得到最为理想的记录效果。如果掺杂了长径比R＝1.0的金纳米棒，其敏感波长大概会落在570nm左右区域。也就是说，只有当波长为570nm左右的光波照射掺杂了金纳米棒的材料后，才能在该材料中形成比较明显的光栅结构。用530nm的光波照射材料，材料几乎不会吸收光波能量形成光栅结构。
有鉴于此，为了实际全彩全息显示，只要找到三种不同长径比的金纳米棒，使其部分敏感波段分别位于红色光、绿色光以及蓝色光的范围之内，就能使该全息显示材料同时记录红色、绿色以及蓝色光波照射向到的光栅，从而实现彩色信息的记录。
具体来说，本发明实施例提供的上述全息显示材料中，金纳米棒可至少包括：第一金纳米棒、第二金纳米棒和第三金纳米棒。
其中，第一金纳米棒的长径比满足在红色光的照射下形成光栅结构的条件；第二金纳米棒的长径比满足在绿色光的照射下形成光栅结构的条件；第三金纳米棒的长径比满足在蓝色光的照射下形成光栅结构的条件。
例如，可使上述的第一金纳米棒、第二金纳米棒以及第三金纳米棒的敏感波长分别对应于630nm、530nm以及460nm附近的光波，就能使该材料同时记录红、绿、蓝三种光波照射得到的光栅，从而实现彩色信息的记录。为了实现此种功能，在具体实施时，本发明实施例提供的上述全息显示材料中，金纳米棒至少包括：第一金纳米棒、第二金纳米棒和第三金纳米棒；
其中，第一金纳米棒的长径比可为1.1，第一金纳米棒在波长为630nm的光波的照射下形成光栅结构；第二金纳米棒的长径比可为3.4，第二金纳米棒在波长为530nm的光波的照射下形成光栅结构；第三金纳米棒的长径比可为6.3，第三金纳米棒在波长为460nm的光波的照射下形成光栅结构。
由此，在掺杂三种不同长径比的金纳米棒之后，由红光、绿光和蓝光构成三基色光的全彩全息显示。而当采用其它彩色配比以改变基色光的波长或数量时，可以相应地选择与其相匹配的长径比的金纳米棒进行掺杂，其原理可参见上述内容，此处不再赘述。
本发明实施例提供的上述全息显示材料中，单体104可以采用甲基丙烯酸甲酯C(CH3)(CH2)COOCH3(MMA)或丙烯酰胺(PVA)。除此之外，还可以替换为其它具有相同功能的单体物质，本发明实施例在此不做限定。
本发明实施例提供的上述全息显示材料可以制作为全息片，应用于全息显示***中，全息片的制作过程包括混合、过滤、预聚合和固化四个步骤。首先，将单体、高分子粘合剂、光敏剂三种材料混合在一起，加热并搅拌；接着，将混合物中的杂质过滤后去除，得到悬浊液；而后，在悬浊液中加入金纳米棒，油浴锅中加热悬浊液，至颜色变至淡黄色后取出；最后，将淡黄色液体注射进入模具，在烤箱内烘烤至固体状态后取出。由此制作得到采用上述全息显示材料的全息片，具有较高的衍射效率。
本发明实施例的第二方面，提供一种全息显示***，如图3所示，本发明实施例提供的全息显示***，包括：第一光源装置10，位于第一光源装置10出光侧的第一光学调制组件20，以及位于第一光学调制组件20出光侧的全息片30。其中，第一光学调制组件20，用于将接收的第一光源装置10的出射光分解为两束相干光向全息片30出射；全息片30可采用上述的全息显示材料制作而成。
在本发明实施例提供的上述全息显示***中，采用掺杂金纳米棒的全息聚合物材料制作全息片。与现有技术中未掺杂金纳米棒的全息显示材料相比，本发明实施例提供的全息显示材料的衍射效率提高了29.6％，与掺杂金纳米球的全息显示材料相比，本发明实施例提供的全息显示材料的衍射效率提高了18.5％。并且，采用掺杂金纳米棒的全息显示材料在具体应用中，对于角度选择性上也具有较高优异性。通过掺杂不同长径比的金属纳米棒可以实现全息显示材料的波长选择性。因此，本发明实施例提供的全息显示材料可以应用于全彩全息显示。
在具体实施时，如图4所示，第一光学调制组件20包括：偏振分光器201，在偏振分光器201透射光路上依次设置的电子开关202、空间光调制器203，位于空间光调制器202出光侧的相位延迟器204，位于偏振分光器201反射光路上的反射器205。
其中，偏振分光器201，用于将入射光分解为具有第一偏振方向的透射光以及具有第二偏振方向的反射光；第一偏振方向与第二偏振方向相互垂直；
电子开关202，用于控制光路的通断；
空间光调制器203，用于对入射光进行调制后向相位延迟器出射；
相位延迟器204，用于将入射光的相位延迟π的奇数倍，向全息片出射；
反射器205，用于将入射光反射至全显片。
具体来说，偏振分光器201，如图5所示，可以包括：沿底面相对而置的两个四面体2011，在其中一个四面体的底面层叠设置的多个偏振片2012，以及位于两个四面体2011的底面之间的用于粘合两个四面体的胶合剂层2013。偏振分光器201的作用是将入射光束分成偏振方向相互垂直的两束线偏振光，从而可以使其中一束光作为之后的物光，而另一束光作为参考光，用于全息光场信息写入全息片。在实际应用中，可以在四面体2011除底面之外的其它表示镀增透膜，增强光的透射，提高光能的利用效率。两个四面体2011相互胶合的其中一个底面可作为光线发生反射和折射的半透面，在其上可以设置多层偏振片，入射光束在该表面发生数次透射和反射过程后，入射光束按照偏振相性分离，被分离的两束光偏振状态不同线偏振光。一般来说，p偏振光完全通过，而s偏振光以45度角被反射，出射方向与p光成90度角。经过偏振分光器201之后的光束被分为两束：一束为p光，完全透过向电子开关201以及空间光调制器203一侧出射；另一束为s光，经反射后向反射器205一侧出射。
进一步地，在具体实施时，上述为电子开关202和空间光调制器203可与处理器(图中未示出)连接，电子开关202的作用是根据处理器的指令控制光路通断。当电子开关202为打开状态时，透射光束可以经过空间光调制器203的调制后向全息片30出射，从而与反射光干涉将全息光场信息写入全息片。而当电子开关202为关闭状态时，光路中仅存在由偏振分光器201的反射光束，当采用相同的反射光束照射全息光场信息写入后的全息片时，可以在透射光的方向得到重建的光场信息，实现全息显示。
而空间光调制器203的作用则是加载全息图，在全息图的调制下，由空间光调制器203出射光场携带信息，在到达全息片时，与偏振分光器201反射光束相干涉，从而在全息片中写入光场信息。在具体实施时，可采用数字微镜器件作为***的空间光调制器。其特点是响应速度快、衍射效率高。除此之外，空间光调制器203还可以使用硅基液晶器件，硅基液晶器件的分辨率更高，并且可以直接调控相位。
相位延迟器204的作用是将空间光调制器203的出射光束的相位延迟π的奇数倍。偏振分光器201分解的两束线偏振光中，透射光束被空间光调制器203调制之后作为物光，而反射光束则作为参考光。然而由偏振分光器分解的两束线偏振光的偏振方向相互垂直，只有物光和参考光的偏振态相同时，才能在全息片的表面发生干涉从而写入物光所携带的全息光场信息。因此，在空间光调制器203的光路之后需要设置相位延迟器204，将透射的p光转化为s光，使其与反射的s光的偏振方向相同。在具体实施时，相位延迟器204可采用半波片，除此之外也可以采用其它具有相位延迟功能的器件，如液晶透镜等，在此不做限定。
而上述的反射器205可直接采用平面反射镜，仅起到转折光路的作用，将参考光经反射后入射到全息片，可以与物光干涉将全息光场信息写入全息片。
图3和图4所示的全息显示***仅包括一个光源装置，通常仅能出射单一波段的光线，不足以实现全彩全息显示。如果想要实现全彩全息显示，则需要多种波段的光线出射作为基色光，并分别将各基色光的全息光场信息写入全息片，在进行光场重建后可以实现全彩显示。
在一种可实施的方式中，如图6所示，位于第一光源装置(在图6中第一光源装置为11)出光侧的光学调制组件为第一光学调制组件21。
全息片包括：第一全息片31，第二全息片32以及第三全息片33，第一全息片31、第二全息片32以及第三全息片33中的金纳米棒的长径比各不相同。例如，第一全息片31中掺杂的金纳米棒的敏感波长为红光，第二全息片32中掺杂的金纳米棒的敏感波长为绿光，第三全息片33中掺杂的金纳米棒的敏感波长为蓝光。
全息显示***还包括：第二光源装置12、第二光学调制组件22、第三光源装置13、第三光学调制组件23、第一反射镜41、第一半透半反镜51及分光棱镜60。
其中，第一光源装置11，第二光源装置12以及第三光源装置13的出射光的波长各不相同；例如，第一光源装置11的出射光为蓝色光，第二光源装置12的出射光为绿色光，第三光源装置13的出射光为红色光。
进一步地，第三光学调制组件23位于第三光源装置13的出光侧，第三全息片33位于第三光学调制组件23的出光侧；第一反射镜41位于第三全息片33的透射光路上，用于将第三全息片33的透射光反射至第一半透半反镜5。
第二光学调制组件22位于第二光源装置12的出光侧，第二全息片32位于第二光学调制组件22的出光侧；第一半透半反镜51位于第二全息片32的透射光路上，用于将第一反射镜41的反射光透射至分光棱镜60，将第二全息片32的透射光反射至分光棱镜60。
分光棱镜60位于第一全息片31的透射光路上，用于将第一半透半反镜51的出射光反射至设定位置，将第一全息片31的透射光透射至设定位置。
在本发明实施例提供的上述全息显示***中，采用多片全息片实现彩色显示，可将上述全息显示***拆分成三个独立的单色显示***，其记录过程可以是三个***独立工作记录。三基色光的全息光场信息独立地写入其对应的全息片中，写入过程互不干扰。而光场再现时，该***三色分量通过最右侧的第一反射镜41、第一半透半反镜51和分光棱镜60合束，在设定位置处得到彩色的全息图像。全息显示材料制作而成的全息片是一种透射式的材料。当参考光照射全息片时，重建像有两个，一个位于全息片的前方，另一个位于全息片的后方，成共轭关系。在上述设定位置观看到的全息图像为位于全息片后方的重建像。
本发明实施例提供的上述实施方式采用了多片全息片进行全彩显示，在另一种可实施的方式中，还可以采用单片全息片来实现全彩显示。使用单片全息片实现彩色显示主要用到了上述全息显示材料的角度选择性。全息显示材料对于不同光波入射角度极为敏感，如图7a-图7c所示，当参考光a与携带全息光场信息的物光b以图7a的方向入射到全息片时，在全息片表面发生干涉，将全息光场信息写入全息片。当进行光场重建时，如图7b所示，如果参考光a’以写入光场时参考光a同样的角度入射全息片30，那么可以在原物光的方向上得到重建光b’，迎着重建光b’的出射方向可以观看到重建的全息图像。但是如果在光场重建时，如图7c所示，如果参考光a’入射到全息片30的角度稍有偏移，衍射光强将大幅度下降，并且迅速降为0，则无法得到重建光场。
由此，在实际应用中，可以采用单片全息片并且应用全息片的角度选择性构建全息显示***构架。
具体来说，在采用单片全息片的方案时，如图8所示，全息显示***还包括：第四光源装置14、第五光源装置15、第二反射镜42以及第二半透半反镜52。其中，第一光源装置11、第四光源装置14以及第五光源装置15的出射光的波长各不相同。
第一光源装置11、第四光源装置14以及第五光源装置15排列为一列，且光出射方向相同，第四光源装置14位于第一光源装置11与第五光源装置15之间。
第二反射镜42位于第五光源装置15出光侧，用于将第五光源装置15的出射光反射至第二半透半反镜52；
第二半透半反镜52位于第四光源装置14出光侧，用于将第二反射镜42的反射光透射至偏振分光器201，将第四光源装置14的出射光反射至偏振分光器201。
如图8所示，反射器205设置有转轴r，第一光源装置11、第四光源装置14以及第五光源装置15的出射光分时入射至偏振分光器，反射器205在不同时序下的转动角度不同。
在实际使用中，将不同颜色的基色光(如红、绿、蓝三束光)按照不同的角度入射到全息处来记录对应的光场信息。这样做一方面可以让光路更容易搭建，另一方面由于角度选择性的存在，不同光之间的信息不会发生串扰造成重建误差。具体的全息光场信息记录的工作流程如下：打开第一光源装置11，打开电子开关202，转轴r的转动角度设为-3°，第一光源装置的出射光经过空间光调制器203后，加载第一基色光分量(如红色光分量)的全息图，全息片上记载了-3°角度下第一基色光分量的全息光场信息；关闭第一光源装置色11，打开第四光源装置14，打开电子开关202，转轴r的转动角度设为0°，第四光源装置的出射光经过空间光调制器203后，加载第二基色光分量(如绿色光分量)的全息图，全息片上记载了0°角度下第二基色光分量的全息光场信息；关闭第四光源装置色14，打开第五光源装置15，打开电子开关202，转轴r的转动角度设为3°，第五光源装置的出射光经过空间光调制器203后，加载第三基色光分量(如蓝色光分量)的全息图，全息片上记载了3°角度下第三基色光分量的全息光场信息。在进行全息光场信息再现时，工作流程如下：打开第一光源装置11，关闭电子开关202，转轴r的转动角度设为-3°，在全息片的透射光路上得到第一基色光的重建全息图像；关闭第一光源装置11，打开第四光源装置14，关闭电子开关202，转轴r的转动角度设为0°，在全息片的透射光路上得到第二基色光的重建全息图像；关闭第四光源装置14，打开第五光源装置15，关闭电子开关202，转轴r的转动角度设为3°，在全息片的透射光路上得到第三基色光的重建全息图像。由于人眼具有暂留效应可以得到具有三其色重建全息图像的融合图像，实现全彩显示。
由此可见，采用本发明实施例提供的上述全息显示***，在全息片中掺杂多种长径比的金纳米棒，对基色光波敏感，以多种角度入射到全息片中进行全息光场信息的写入和重建，减少串扰的作用。
进一步地，当上述的各光源装置均采用激光光源装置时，如图9所示，全息显示***还包括：位于电子开关202与空间光调制器203之间的滤色轮206。由于激光光源装置的通断速度较慢，因此可以在光路中设置滤色轮，当不同颜色的基色光进行全息光场信息的写入或重建时，将滤色轮中相应的颜色区域对准光路。
在具体实施时，如图10所示，各光源装置均包括：光源101，沿光源101的光出射方向依次设置的空间滤波器102以及准直透镜组103。
如上所述，光源101可采用激光器，除此之外还可以使用发光二极管(LightEmitting Diode，简称LED)等部分相干光源。与使用激光器作为光源相比，使用LED的优势在于LED的响应速度极快，可以方便控制通断；并且LED相干性与激光相比较弱，可以有效减少因为相干性导致的散斑噪声。采用激光器作为光源的优势在于激光的相干性强，因此不需要在光路中再设置滤波片等元件来增强相干性，并且激光的能量高、发散角小，准直性好，避免过多的能量损失。
光源101出射光还存在有其他散射光的干扰，因此在光源101的出光侧设置空间滤波器102，对上述不需要的光进行滤波处理。经过空间滤波器102后出射的光波为球面波。再经过准直透镜组103之后，转变为准直平面波。
其中，如图11所示，空间滤波器可包括：沿光出射方向依次设置的会聚透镜组1021，以及位于会取透镜组1021出光侧的针孔1022。
会聚透镜组1021可为显微物镜，其作用是会聚光束。由光源101出射的光波照射进入会取透镜组1021后，可以会聚成非常小的光点。针孔1022为在金属片上开设一尺寸极小的圆孔，例如，针孔直径可为15μm，其作用是滤除杂散光干扰。光源出射光在空气中的灰尘、水汽作用下，除了一部分光会聚成较小的光点外，还存在一部分散射光，将会聚透镜组1021会聚的光点刚好位于针孔1022中心，可以使杂散光无法通过，起到滤波的作用。会聚透镜组1021和针孔1022之间的位置关系可以通过机械结构调节。上述准直透镜组103可采用一片凸透镜，用于对入射光线进行准直，除此之外，上述空间滤波器和准直透镜组还可以采用具有相同功能的其它结构，此处不做限定。
本发明实施例的第三方面，提供了一种基于上述任一全息显示***的全息显示方法，如图12所示，本发明实施例提供的全息显示方法，可以包括：
S10、在全息光场信息写入阶段，控制第一光源装置出射第一功率的出射光，控制第一光学调制组件将第一光源装置的出射光分解为第一光束和第二光束向全息片出射，在全息片写入全息光场信息；
S20、在全息光场信息重建阶段，控制第一光源装置出射第二功率的出射光，控制第一光学调制组件将第一光源装置的出射光转化为第二光束向全息片出射，以实现全息显示；
其中，第一光束与第二光束相干，第一功率大于第二功率。
全息显示的两个必备阶段为全息光场信息的写入阶段，以及全息光场信息的重建阶段。在采用本发明实施例提供的上述全息显示材料制作而成的全息片进行全息显示时，全息光场信息的写入阶段，需要两束相干光同时入射全息片，其中第一光束可以携带有经调制后的全息光场信息，而第二光束作为参考光束，此时可设置第一光源装置以中等大小的功率运行；而在全息光场信息的重建阶段，仅需要以相同入射角度的参考光束入射全息片即可在物光方向上得到重建的全息光场，此时仅有一束参考光束，第一光源装置处于低功率状态运行即可满足需要。因此，进行全息显示时第一光源装置出射光的第一功率需要大于第二功率。
参见图10，全息显示***中的光学调制组件包括：偏振分光器201，在偏振分光器201透射光路上依次设置的电子开关202、空间光调制器203，位于空间光调制器203出光侧的相位延迟器204，位于偏振分光器201反射光路上的反射器205。
在具体实施时，在上述的步骤S10中，控制第一光学调制组件将第一光源装置的出射光分解为第一光束和第二光束向全息片出射，具体可以包括：
开启电子开关，控制第一光源装置的出射光经过偏振分光器透射后再经过空间光调制器、相位延迟器形成第一光束，第一光源装置的出射光经过偏振分光器反射后再经过反射器形成第二光束，向全息片出射；
在上述的步骤S20中，控制第一光学调制组件将第一光源装置的出射光转化为第二光束向全息片出射，包括：
关闭电子开关，控制第一光源装置的出射光经过偏振分光器反射后再经过反射器形成第二光束，向全息片出射。
具体来说，在全息光场信息写入阶段，选取待重建的三维画面，利用计算全息算法将其计算成为一幅高分辨率全息图。考虑到空间光调制器203的分辨率有限，为了充分利用全息显示材料的空间带宽积，可以控制全息图在全息片表面的衍射角度和衍射图案大小，可将全息图分割为m×n个部分，在写入阶段针对每部分全息图在空间光调制器203上加入角度偏置，使不同部分的全息图分别以不同的方向传播到全息片。为方便说明，在本发明实施例中，将全息图分割为m×n个部分分别编号为[H1.1]-[Hm.n]。在写入全息光信息的过程中，电子开关202保持开启状态，第一光源装置以出射功率为第一功率。当空间光调制器203上加载[H1.1]的全息图时，偏振分光器201的透射p光在经过空间光调制器203后携带[H1.1]的全息光场信息，再经过相位延迟器204后转化为s光出射到达全息片。偏振分光器201的反射s经反射器205的反射后到达全息片，两束光在全息片处发生干涉，全息片中亮区的单体被消耗而金纳米棒不被消耗，导致化学势增加，使金纳米棒经历从光亮到黑暗的反扩散。因此，[H1.1]中携带全息光场信息便写入全息片的P1.1位置，参见图13。同样地，空间光调制器203在分别加载[H1.2]-[Hm.n]等多幅全息图时，重复以上过程，最终将整幅高分辨率全息图携带信息写入全息片中对应的部分P1.2-Pm.n，参见图13。
需要注意的是，由于空间光调制器203的刷新速率有限，若要获得较大尺寸的显示面积，可以采用多个空间光调制器203并联的方式对光线进行调制。
若经过空间光调制器203后的第一光束携带光场信息用O(x.y)表示，作为参考光波的第二光束用R(x.y)表示，则全息片中光场信息则可以用(O(x.y)+R(x.y))2表示。
在全息光场信息重建阶段，电子开关202保持关闭状态。由于重建显示过程不再需要全息片中的单体再发生聚合反应，只是需要作为参考光的第二光束照射全息片产生衍射光场，因此第一光源装置仅以低功率的第二功率运行即可。由于电子开关202关闭，偏振分光器201的反射光经过反射器205的反射后向全息片出射，第二光束照射全息片后的光场可以表示为：
O(x.y)R*(x.y)R(x.y)+O(x.y)R(x.y)R(x.y)+O(x.y)2R(x.y)+R(x.y)2R(x.y)；
其中，该式第一项O(x.y)R*(x.y)R(x.y)即为待显示的三维图像信息，在合适的位置观看，便可以看到逼真的三维图像。该式的第二项O(x.y)R(x.y)R(x.y)表示与物光共轭的重建光波，该式的第三项O(x.y)2R(x.y)表示与参考光相似的光波，该式的第四项R(x.y)2R(x.y)表示与第三项共轭的重建光波。
在上述作为物光的第一光束的方向上可以观看到重建光场的全息显示图像。
进一步地，本发明实施例提供的上述全息显示***中所采用的全息显示材料还具有光场信息擦除功能，因此，在本发明实施例提供的上述全息显示方法中，还包括：
在全息光场信息擦除阶段，控制第一光源装置出射第三功率的出射光，关闭电子开关，控制第一光源装置的出射光经过偏振分光器以及反射器的反射后向全息片出射；其中，第三功率大于第一功率。
在全息光场信息的擦除阶段。电子开关202保持关闭状态。当采用高功率脉冲型出射光均匀照明全息片时，同样会发生化学反应，聚合物的化学键断开，此时单体会再次出现。单体出现导致原暗区的化学势增加，金纳米棒最终再次均匀扩散至整个材料中，光场信息被擦除。因此此时第一光源装置处于高功率脉冲运行状态，出射的第三功率需要大于第一功率和第二功率。经偏振分光器201反射后的光经过反射器205的反射后到达全息片，可将全息片中的全息光场信息擦除。由此，全息片可以等待下一次的光场信息写入，重复上述的光场信息写入、重建以及擦除的过程，实现不同全息图像的显示。
本发明实施例提供的全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法，全息显示材料包括：由高分子粉剂、单体和光敏剂组成的混合物，以及分散在混合物中的金纳米棒；金纳米棒的长径比满足在设定的一种或多种波长的光波的照射下形成光栅结构。掺杂金纳米棒使得掺杂后得到的全息显示材料具有较高的衍射效率。金纳米棒具有更多的自由度，利用金纳米棒的形状依赖性可以优化聚合物纳米复合材料。由于金纳米棒具有长、宽两个空间维度，导致其表面等离激元共振具有两种模式，分别是纵向表面等离子体共振和横向表面等离子体共振。双共振具有吸收增强、光学增益、放大自发辐射、突出角度选择性等优势。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种全息显示材料，其特征在于，包括：由高分子粉剂、单体和光敏剂组成的混合物，以及分散在所述混合物中的金纳米棒；
所述金纳米棒的长径比满足在设定的一种或多种波长的光波的照射下形成光栅结构的条件。
2.如权利要求1所述的全息显示材料，其特征在于，所述金纳米棒至少包括：第一金纳米棒、第二金纳米棒和第三金纳米棒；
所述第一金纳米棒的长径比满足在红色光的照射下形成光栅结构的条件；
所述第二金纳米棒的长径比满足在绿色光的照射下形成光栅结构的条件；
所述第三金纳米棒的长径比满足在蓝色光的照射下形成光栅结构的条件。
3.如权利要求2所述的全息显示材料，其特征在于，所述第一金纳米棒的长径比为1.1，所述第一金纳米棒在波长为630nm的光波的照射下形成光栅结构；
所述第二金纳米棒的长径比为3.4，所述第二金纳米棒在波长为530nm的光波的照射下形成光栅结构；
所述第三金纳米棒的长径比为6.3，所述第三金纳米棒在波长为460nm的光波的照射下形成光栅结构。
4.如权利要求1所述的全息显示材料，其特征在于，所述单体为甲基丙烯酸甲酯或丙烯酰胺。
5.一种全息显示***，其特征在于，包括：第一光源装置，位于所述第一光源装置出光侧的第一光学调制组件，以及位于所述第一光学调制组件出光侧的全息片；
所述第一光学调制组件，用于将接收的所述第一光源装置的出射光分解为两束相干光向所述全息片出射；
所述全息片采用如权利要求1-3任一项所述的全息显示材料制作而成。
6.如权利要求5所述的全息显示***，其特征在于，所述第一光学调制组件包括：偏振分光器，在所述偏振分光器透射光路上依次设置的电子开关、空间光调制器，位于所述空间光调制器出光侧的相位延迟器，位于所述偏振分光器反射光路上的反射器；
所述偏振分光器，用于将入射光分解为具有第一偏振方向的透射光以及具有第二偏振方向的反射光；所述第一偏振方向与所述第二偏振方向相互垂直；
所述电子开关，用于控制光路的通断；
所述空间光调制器，用于对入射光进行调制后向所述相位延迟器出射；
所述相位延迟器，用于将入射光的相位延迟π的奇数倍，向所述全息片出射；
所述反射器，用于将入射光反射至所述全显片。
7.如权利要求6所述的全息显示***，其特征在于，位于所述第一光源装置出光侧的光学调制组件为第一光学调制组件；
所述全息片包括：第一全息片，第二全息片以及第三全息片；所述第一全息片、所述第二全息片以及所述第三全息片中的金纳米棒的长径比各不相同；
所述全息显示***还包括：第二光源装置、第二光学调制组件、第三光源装置、第三光学调制组件、第一反射镜、第一半透半反镜及分光棱镜；
所述第一光源装置，所述第二光源装置以及所述第三光源装置的出射光的波长各不相同；
所述第三光学调制组件位于所述第三光源装置的出光侧，所述第三全息片位于所述第三光学调制组件的出光侧；所述第一反射镜位于所述第三全息片的透射光路上，用于将所述第三全息片的透射光反射至所述第一半透半反镜；
所述第二光学调制组件位于所述第二光源装置的出光侧，所述第二全息片位于所述第二光学调制组件的出光侧；所述第一半透半反镜位于所述第二全息片的透射光路上，用于将所述第一反射镜的反射光透射至所述分光棱镜，将所述第二全息片的透射光反射至所述分光棱镜；
所述分光棱镜位于所述第一全息片的透射光路上，用于将所述第一半透半反镜的出射光反射至设定位置，将所述第一全息片的透射光透射至所述设定位置。
8.如权利要求6所述的全息显示***，其特征在于，所述全息显示***还包括：第四光源装置、第五光源装置、第二反射镜以及第二半透半反镜；
所述第一光源装置、所述第四光源装置以及所述第五光源装置的出射光的波长各不相同；
所述第一光源装置、所述第四光源装置以及所述第五光源装置排列为一列，且光出射方向相同，所述第四光源装置位于所述第一光源装置与所述第五光源装置之间；
所述第二反射镜位于所述第五光源装置出光侧，用于将所述第五光源装置的出射光反射至所述第二半透半反镜；
所述第二半透半反镜位于所述第四光源装置出光侧，用于将所述第二反射镜的反射光透射至所述偏振分光器，将所述第四光源装置的出射光反射至所述偏振分光器；
所述反射器设置有转轴，所述第一光源装置、所述第四光源装置以及所述第五光源装置的出射光分时入射至所述偏振分光器，所述反射器在不同时序下的转动角度不同。
9.如权利要求8所述的全息显示***，其特征在于，各光源装置均为激光光源装置；
所述全息显示***还包括：位于所述电子开关与所述空间光调制器之间的滤色轮。
10.如权利要求5-9任一项所述的全息显示***，其特征在于，各光源装置均包括：光源，沿所述光源的光出射方向依次设置的空间滤波器以及准直透镜组。
11.如权利要求10所述的全息显示***，其特征在于，所述空间滤波器包括：会聚透镜组，以及位于所述会取透镜组出光侧的针孔。
12.如权利要求6-9任一项所述的全息显示***，其特征在于，所述偏振分光器包括：沿底面相对而置的两个四面体，在其中一个所述四面体的底面层叠设置的多个偏振片，以及位于两个所述四面体的底面之间的用于粘合两个所述四面体的胶合剂层。
13.一种基于权利要求5-12任一项所述的全息显示***的全息显示方法，其特征在于，包括：
在全息光场信息写入阶段，控制第一光源装置出射第一功率的出射光，控制第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光分解为第一光束和第二光束向全息片出射，在所述全息片写入全息光场信息；
在全息光场信息重建阶段，控制所述第一光源装置出射第二功率输的出射光，控制所述第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光转化为所述第二光束向所述全息片出射，以实现全息显示；
其中，所述第一光束与所述第二光束相干，所述第一功率大于所述第二功率。
14.如权利要求13所述的全息显示方法，其特征在于，所述第一光学调制组件包括：偏振分光器，在所述偏振分光器透射光路上依次设置的电子开关、空间光调制器，位于所述空间光调制器出光侧的相位延迟器，位于所述偏振分光器反射光路上的反射器；
所述控制第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光分解为第一光束和第二光束向全息片出射，包括：
开启所述电子开关，控制所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器透射后再经过所述空间光调制器、所述相位延迟器形成第一光束，所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器反射后再经过所述反射器形成第二光束，向所述全息片出射；
所述控制所述第一光学调制组件将所述第一光源装置的出射光转化为所述第二光束向所述全息片出射，包括：
关闭所述电子开关，控制所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器反射后再经过所述反射器形成所述第二光束，向所述全息片出射。
15.如权利要求14所述的全息显示方法，其特征在于，还包括：
在全息光场信息擦除阶段，控制所述第一光源装置出射第三功率的出射光，关闭所述电子开关，控制所述第一光源装置的出射光经过所述偏振分光器以及所述反射器的反射后向所述全息片出射；
所述第三功率大于所述第一功率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811573376.6A CN111352328B (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811573376.6A CN111352328B (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111352328A true CN111352328A (zh) | 2020-06-30 |
| CN111352328B CN111352328B (zh) | 2022-12-20 |
Family
ID=71193857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811573376.6A Active CN111352328B (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111352328B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113777901A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 上海交通大学 | 一种掺杂有机小分子供体材料的液晶薄膜器件及显示装置 |
| CN115220324A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-10-21 | 业成科技（成都）有限公司 | 成像装置和车辆 |
| CN115452774A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-09 | 西北工业大学 | 一种基于多向激发的高分辨率表面等离子体共振全息显微成像方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080144146A1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | General Electric Company | Holographic data storage device and method of making |
| CN101324752A (zh) * | 2008-07-21 | 2008-12-17 | 上海复旦天臣新技术有限公司 | 可以记录反射全息的聚合物液晶感光材料制备方法 |
| US20090266145A1 (en) * | 2005-11-25 | 2009-10-29 | Izabela Naydenova | Holographic Sensor |
| JP2010020260A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Pioneer Electronic Corp | 光記録媒体及び情報記録方法 |
| CN102279557A (zh) * | 2011-07-26 | 2011-12-14 | 华中科技大学 | 基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法 |
| CN105068396A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-11-18 | 武汉大学 | 一种反射式铝纳米棒阵列及利用其实现彩色全息的方法 |
| TWI538875B (zh) * | 2015-09-09 | 2016-06-21 | 中央研究院 | 表面電漿全彩影像超穎全像片 |
| CN107037713A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-08-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种相干可调谐的光学全息 |
| CN108292511A (zh) * | 2015-10-05 | 2018-07-17 | 上海纳光信息科技有限公司 | 用于光学数据存储的介质、***和方法 |
-
2018
- 2018-12-21 CN CN201811573376.6A patent/CN111352328B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090266145A1 (en) * | 2005-11-25 | 2009-10-29 | Izabela Naydenova | Holographic Sensor |
| US20080144146A1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | General Electric Company | Holographic data storage device and method of making |
| JP2010020260A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Pioneer Electronic Corp | 光記録媒体及び情報記録方法 |
| CN101324752A (zh) * | 2008-07-21 | 2008-12-17 | 上海复旦天臣新技术有限公司 | 可以记录反射全息的聚合物液晶感光材料制备方法 |
| CN102279557A (zh) * | 2011-07-26 | 2011-12-14 | 华中科技大学 | 基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法 |
| US20140154614A1 (en) * | 2011-07-26 | 2014-06-05 | Huazhong University Of Science And Technology | Method for preparing colorful three-dimensional hologram based on holographic polymer dispersed liquid crystal grating |
| CN105068396A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-11-18 | 武汉大学 | 一种反射式铝纳米棒阵列及利用其实现彩色全息的方法 |
| TWI538875B (zh) * | 2015-09-09 | 2016-06-21 | 中央研究院 | 表面電漿全彩影像超穎全像片 |
| CN108292511A (zh) * | 2015-10-05 | 2018-07-17 | 上海纳光信息科技有限公司 | 用于光学数据存储的介质、***和方法 |
| CN107037713A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-08-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种相干可调谐的光学全息 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113777901A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 上海交通大学 | 一种掺杂有机小分子供体材料的液晶薄膜器件及显示装置 |
| CN115220324A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-10-21 | 业成科技（成都）有限公司 | 成像装置和车辆 |
| CN115220324B (zh) * | 2022-08-04 | 2023-11-14 | 业成科技（成都）有限公司 | 成像装置和车辆 |
| CN115452774A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-09 | 西北工业大学 | 一种基于多向激发的高分辨率表面等离子体共振全息显微成像方法 |
| CN115452774B (zh) * | 2022-09-07 | 2024-05-10 | 西北工业大学 | 一种基于多向激发的高分辨率表面等离子体共振全息显微成像方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111352328B (zh) | 2022-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103080831B (zh) | 投射型影像显示装置 | |
| CN111352328B (zh) | 一种全息显示材料、全息显示***及其全息显示方法 | |
| US6151142A (en) | Grazing incidence holograms and system and method for producing the same | |
| KR102227780B1 (ko) | 광학 모듈 | |
| CN104884862B (zh) | 照明设备 | |
| US6288805B1 (en) | Holographic projection screen and method of production | |
| EP2482117A1 (en) | Three-dimensional display device based on random constructive interference principle | |
| US20050259302A9 (en) | Holographic light panels and flat panel display systems and method and apparatus for making same | |
| CN103518161A (zh) | 投射装置和投射控制装置 | |
| JP2009258664A (ja) | ホログラムを読み出す装置 | |
| CN101310226A (zh) | 全息记录装置 | |
| CN104267570B (zh) | 投射型影像显示装置 | |
| CN108255004A (zh) | 光源装置和图像投影装置 | |
| JP2000285457A (ja) | 体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置 | |
| CN110286575B (zh) | 基于dmd的全彩色体全息防伪技术的实现方法 | |
| US20020001110A1 (en) | Holographic light panels and flat panel display systems and method and apparatus for making same | |
| US8605562B2 (en) | Apparatus and method for recording micro-hologram | |
| CN117706795A (zh) | 一种合束结构及激光显示装置 | |
| TW200420909A (en) | Grating matrix recording system | |
| JP2009540351A (ja) | 非偏光の光で動作する液晶表示装置を用いたホログラム表示 | |
| JPH10232592A (ja) | 画像記録装置及び画像再生装置 | |
| KR20130018473A (ko) | 마이크로 홀로그램 기록 장치 및 방법 | |
| JP3685417B2 (ja) | ホログラム照明用プリズムシート組立体 | |
| JP2004311001A (ja) | 光記録装置、及び光記録再生装置 | |
| CN220962152U (zh) | 一种全息光学屏幕的制备***及投影显示*** |
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 |