目前,大多数液晶显示器均利用吸收型滤色片来实现RGB三基色的分离。但是由于固有的几何限制,理论上任何一种颜色的利用率最高只有1/3,即在实现三基色分离的过程中至少会浪费2/3的输入能量,而且在实际的生产运用中能够利用的光能要远远小于1/3。为解决巨大的能耗问题,我们提出一种色散波导阵列。这种微米尺度的波导阵列可以有效地实现三基色分离,光能的利用率可达到50%以上!


色散波导阵列物理结构及分光效果简图

     在A、B和C三种波导中分别掺杂适当的染料,利用Kramers-Kronig关系可得到不同颜色的光在不同波导中的折射率。由于光更容易在对其折射率大的介质中传播,在适当染料的作用下,三基色将自然分离。


三基色分离数值模拟图

     模拟中利用典型背光源冷阴极射线管的三个主峰波长434nm、544nm和611nm。得到的透射率分别为56.46%、56.07%和52.60%。可以看出这种波导阵列的光能利用率在理论上要高于传统滤色片(1/3)。
     在实验上,我们实现了双色光(532nm和633nm)的分离。


实际波导物理结构和双色分离图


利用共焦显微镜测量到的不同波导中光强分布图
(a)、(b)分别代表未掺杂和掺杂RhB的波导

     从以上实验图可以看到,双色光产生明显的分离!



 

 
 
 
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