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Chromatic Plasmonic Polarizers for Active Visible Color Filtering and Polarimetry

唐唐添加于 2012-3-3 00:11 | 2405 次阅读 | 0 个评论

作者
Ellenbogen T, Seo K, Crozier KB
摘要
Color filters are widely used in color displays, optical measurement devices, and imaging devices. Conventional color filters have usually only one fixed output color. However developing active color filters with controllable color output can lead to more compact and sophisticated color filter-based devices and applications. Recent progress in nanotechnology and new knowledge of the interaction of light with metal nanostructures allow us to capture and control light better than ever. Here we use it to fabricate active color filters, based on arrays of metallic optical nanoantennas that are tailored to interact with light at visible frequencies via excitation of localized surface plasmons. This interaction maps the polarization state of incident white light to visible color. Similarly, it converts unpolarized white light to chromatically polarized light. We experimentally demonstrate a wide range of applications including active color pixels, chromatically switchable and invisible tags, and polarization im...
详细资料
- 文献种类: Journal Article
- 期刊名称: Nano Letters
- 期刊缩写: Nano Lett.
- 期卷页: 2012年第12卷第2期 1026-1031页
- ISBN: 1530-6984
学科领域工程技术 » 材料科学
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彩色等离子偏振器问世

据美国物理学家组织网近日报道，哈佛大学工程和应用科学学院（SEAS）的研究人员能通过精确控制光学纳米“天线”的形状，使其针对不同颜色的光线和角度不同的偏振，作出差异化的反应，从而设计出新型的可控滤色器——彩色等离子偏振器。这一进展有望应用于显示器制造和生物成像等，甚至可被用于制造货币上的隐形安全标志。相关研究结果发布在近期出版的《纳米快报》杂志上。

传统的红、绿、蓝（RGB）三原色滤光片被用于制造具有固定输出颜色的电视和显示器等，并通过色彩混合制造出更丰富的色调。与之相反，基于纳米“天线”制成的滤色器的每个像素都是动态的，能在入射光的偏振改变时生成不同的颜色。

该学院电子工程系副教授肯尼斯·克罗泽尔及其同事设计了金属纳米粒子的大小和形状，使所显示的颜色依赖于照射光线的偏振。克罗泽尔称，纳米粒子可被看作天线，就像被用于无线通讯的天线一样，但尺寸更小，也能在可见的频率中进行操作。

为了证明这种技术的可能性，科学家制出了“LSP”，即“局域表面等离子体”的字母缩写样本。通过变化入射光的偏振角度，字母LSP会逐渐改变颜色，从黄色变为蓝色。在光线未发生偏振或光线偏振至45度时，字母处于隐形状态，字母和背景均为灰色；在偏振至90度时，字母会显现为生动的黄色，并以蓝色为背景；偏振至0度时，字母的颜色又会颠倒过来变为蓝色，并以黄色为背景。

克罗泽尔说，这项工作的不寻常之处在于制成的滤色器可根据光线的偏振角度作出反应。这种彩色等离子偏振器结合了两种结构，每一种都有不同的光谱响应，而人眼能够看到两种光谱响应混合而成的颜色。虽然目前想看到所制作样本中的色彩效果仍需扫描电子显微镜放大，但大规模纳米印刷技术的发展有望制造出肉眼可直接观看的样本。

克罗泽尔表示，他们设想出了多种应用，例如可借助新型滤色器在显示器或照相机中呈现不同的颜色，在生物成像中展示组织的偏振效应，以及将此项技术融入商标或纸张的制造中，以生成货币和其他所需物体上的安全标记等。（来源：科技日报张巍巍）