提出一种基于银纳米颗粒等离激元共振和耦合效应的彩色透明显示屏。对银颗粒优化设计,说明在红、绿、蓝三波段能够出现三个散射峰,可用于增强彩色显示性能;接下来,通过溶液热法制备出该屏幕;经投影仪对屏投影测试发现确实具有彩色、高透、高亮和宽视角。另外,研究发现在等离激元共振及耦合作用下,银颗粒在红、绿、蓝三个共振位置均具有偶极子的远场散射形貌,充分解释了显示屏高亮和宽视角的原因。提出的透明显示屏具有透明度和亮度高、观察视角宽、制备工艺简单、成本低等特点,在透明显示领域将有大的应用潜力。

本文基于Mie散射理论,设计了三种(Au,Au-介质,介质-Au)球形纳米结构,并研究结构参数及周围环境对结构的光散射性质的影响。说明结构外半径的增加会使共振位置发生红移,线宽增加,并且偶极近似不再成立。经研究发现,在偶极近似下,Au-介质纳米核壳结构中核半径的增大使得散射峰增强,线宽也比金球颗粒的小。并且介质折射率的增加,会使散射峰进一步增强,并产生一定的红移。对于介质-Au纳米核壳结构,当Au层厚度较小的情况下,球模和腔模之间的强耦合作用使得共振峰位置发生较大的红移,散射峰也显著增强。并且随着介质核的折射率增加,会进一步使得模式发生红移。考虑到实际应用,最后通过在Au-介质纳米核壳结构的介质层引入增益,或者减小介质-Au纳米核壳结构半径,发现其均能在石英环境中实现可见光波段的窄带强散射。这些研究结果将对高性能透明显示屏的制备提供重要的理论依据。

质子注入型面发射激光器相干耦合阵列能够实现同相模式的激射, 但是由于制作过程中的工艺不均匀性引起单元间存在相位差, 影响光束的质量。本文通过设计分离电极结构, 使每个单元注入的电流得到分别的控制, 实现了3单元三角排列阵列高光束质量同相耦合模式的激射。阵列远场发散角仅为3.4°, 大约有25.6%的全部能量聚集在中心光斑。激射光谱的线宽为0.24 nm, 边模抑制比为27 dB。该方法能够有效提高相干耦合阵列的光束质量, 弥补制作工艺中引入的单元不均匀性, 提高器件的可靠性和实用性。质子注入方法简单、成本低, 能够成为制作高光束质量相干耦合阵列的一个重要方法。

为了提高激光加工中单晶硅材料对激光能量的耦合效率, 采用一个短脉冲激光和一个长脉冲激光形成组合激光辐照单晶硅, 使用COMSOL软件对该过程进行模拟, 得到了组合激光长短脉冲间的延迟时间和长脉冲激光能量密度的变化对作用效果的影响, 并与总能量相等的毫秒激光单独作用的效果进行比较;实验测量得到的不同能量密度的激光作用单晶硅后损伤形貌, 与数值计算结果的趋势吻合。结果表明,组合激光能提高材料对激光的耦合效率; 不同的延迟时间会影响组合激光的作用效果, 最佳延迟时间为0.1ms; 组合激光中毫秒激光能量密度占比较低时, 作用效能较明显, 随着毫秒激光能量密度占比的提高, 对作用效果的提升相对变缓。该研究结果可以为组合激光的应用提供理论和实验依据。