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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

滤波器是一种能够选择性的反射或透射特定波长的光学元件，其中rgb三基色的颜色滤波器在平面显示、光通讯、传感探测和光学成像等领域有着潜在的应用。传统颜色滤波器按工作方式可以分为吸收型和干涉型两种。

光学干涉滤波器具有良好的特性但仍然存在着若干不足，非常突出的一点便是光学薄膜的角度依赖性。光学薄膜滤波器的基本工作原理为光的干涉，其滤波特性是以光波以一特定入射角照射为前提的。当光波斜入射时，光学薄膜的滤波特性也会发生改变，导致谐振波长漂移、滤波通道展宽、透过率下降、滤波波形巨变等。而在某些大角度应用领域，人们希望光学薄膜滤光片的滤波特性不随入射角的改变而改变，即较好的角度容忍性。为此，选择该题目希望能够计计出一种光栅结构可以有效提高滤波器的角度容忍性。

国内外研究现状

近年来，一种基于波导耦合光栅的导模共振滤光片(gmrf)引起研究人员的广泛关注。日本松下、韩国三星等公司等均专门成立了研究团队，开发gmrf在成像与显示领域的应用。对于本文涉及的亚波长光栅结构，需要使用矢量衍射理论进行分析，当衍射光与波导所支持的某阶导模满足波矢匹配，在求解麦克斯韦(maxwell)方程最后，就会在光谱响应曲线中观察到高衍射效率的谐振，这种现象被称为导模共振效应(gmr) 。wang q等人基于光栅结构，设计并制作一种彩色滤波器，成功实现无油墨印刷技术；上海理工大学张大伟团队研究了方位角对 gmrf 中电磁场分布及光谱响应的影响，实现了方位角调谐的窄带滤波器的设计；长春光学精密机械与物理研究所周文超等人设计了一种二维亚波长金属光栅gmr滤波器。gmr效应因具有高衍射效率、对称且极窄共振线型、低旁带等优点，成为获得高纯色度滤波器一个更好的选择。

2. 研究的基本内容

根据金属光栅在可见光波段(400-760 nm)的电磁波传输及异常透射特性，设计一种由衬底、介质-金属复合结构以及金属光栅层组成的彩色滤波器。

采用有效介质理论(emt)结合严格耦合波分析(rcwa)方法系统分析了结构参数对透射光谱的影响，判断设计的光栅结构可以有效提高滤波器的角度容忍性。

通过对光栅和介质-金属复合层厚度进行优化，在可见光的rgb波段范围内获得对角度不敏感的窄带滤波器，详细考查了光栅周期、厚度以及入射角度对系统共振响应曲线的影响。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018.1-2018.2：设计结构模型；预期设计一种由基底、介质-金属复合层和金属光栅层三部分组成光栅结构；

2018.2-2018.3：用有效介质理论(emt)结合严格耦合波分析(rcwa)方法系统分析了结构参数对透射光谱的影响；预期设计一种可以有效提高滤波器角度容忍性的光栅结构。

4. 参考文献

[1] cho y, choi y k, sohn s h. optical properties of neodymium- containing polymethy lmethacry late films for the organic light emitting diode color filter [j]. applied physics letters, 2006, 89(5): 051102.

[2] kanmori y, shimono m, hane k, et al. fabrication of transmission color filters using silicon subwave length gratings on quartz substrates [j]. photonics technology letters, 2006, 18(20): 2126-2128.

[3] yoon y t, lee h s, lee s s, et al. color filter incorporating a subwavelength patterned grating in poly silicon [j]. optics express, 2008, 16(4): 2374-2380.