Кольоровий фільтр із повністю діелектричною решіткою

Рис. 1. Принципова схема структури загальномедійної решітки

У порівнянні з традиційними кольоровими барвниками, структурний колір має переваги високої роздільної здатності та хорошої стабільності та може досягати перемикання кольорів у видимому діапазоні. Через збільшення втрати плазмової гіперповерхні дослідники запропонували іншу структуру гіперповерхні, що складається з усіх середовищ; однак моди дипольного резонансу високого порядку в короткохвильовому діапазоні зменшують насиченість кольору. Нещодавно дослідники запропонували можливу схему придушення дипольних мод вищого порядку.

Дослідницька група під керівництвом професора Jinsong Gao з Інституту прецизійної оптичної техніки та фізики Чанчунь Академії наук Китаю запропонувала кольоровий фільтр з вузькою смугою пропускання, високою якістю, повністю діелектричною ґратчастою структурою, у дослідженні, опублікованому в Оптика Експрес.

Використовуючи кінцево-різницевий метод у часовій області, дослідники провели всебічне порівняльне дослідження решіток HfO2 і решіток SiO2/HfO2. Вони виявили, що додавання шару SiO2 ефективно пригнічує тенденцію до генерації дипольних мод вищого порядку, таким чином покращуючи насиченість структурного кольору. Дослідники пояснили фізичний механізм цього результату за допомогою розподілу магнітного поля та векторних графіків електричного поля. Вони досліджували вплив структурних параметрів на спектральний профіль і чутливість стану поляризації.

На основі результатів цього дослідження дослідники розробили повністю діелектричну решітку. Решітка має коефіцієнт відбиття, близький до 1 на піку, і коефіцієнт пропускання понад 99 відсотків у нерезонансному положенні піку; досяжні координати кольоровості займають значну частину діаграми кольоровості CIE-1931. Завдяки регулюванню робочого циклу дослідники досягли чудових спектральних характеристик із повною шириною напівпіка 2 нм і добротністю Q=424.5.

Дослідники вважають, що цей тип повністю діелектричної решітки має чудові характеристики високої структурної якості кольору, низької повної ширини напівпіка та високого коефіцієнта якості, що має велике значення для зондування, зображення на дисплеї тощо.

Стаття в: Yuanhang Zhao et al., Multi-layered all-dielectric grating видимий кольоровий фільтр із вузькою смугою та високою якістю, Optics Express (2022). DOI: 10.1364/OE.453155.