光场的空间合成与微纳操控应用研究

本项目拟研究基于空间光调制器的光场空间合成技术与应用。光场的空间合成包括"直接"合成技术与闭环回路的自适应控制合成技术。"直接"合成根据光场分布的目标函数，通过逆向算法求解空间调制器的振幅与位相设置，以此作为空间调制器像素取值来获取所需的空间光场分布。而自适应控制合成技术则根据获取的光场分布，与光场分布的目标函数比较，通过采用遗传算法进行计算机数值控制，优化空间调制器的设置，以自动获取所需的目标光场分布。在此基础上，通过在感光材料中记录所建立的光场以实现功能性光子晶体模板的制备，并经过后续反演过程制备出实用微纳光子器件，并在可改变的记录材料中通过控制激发方式优化系统的输出函数。本项目是集成电子与计算机控制、光子检测、遗传算法优化以及精密光机电系统等高新技术的综合实验技术，项目将为微纳光子器件的设计与制备，为微纳光子科学向微纳光子控制工程发展提供新原理与新技术。

本项目研究了光场调控的新原理、新技术及其应用。发展了光场合成新原理和实验新装置；发展了极小空间尺度光场的产生和测量技术；发展了利用自适应反馈控制技术制备特殊空间光场分布，并将其应用于新型微纳结构光子器件的设计与制备。在虚部光子晶体，显示器色彩路由，以及高效太阳电池薄膜等关键光电材料以及器件特性设计与制备等方面取得若干重要突破，并已着手将研究成果向器件与系统应用方向发展。另外开展了光场调控在成像光学中的应用研究：实现了散射体后的物体信息还原，调控与提升鬼成像光学质量，研制出具有重要应用价值的裸眼3D显示新装置。项目成果在显示与成像、光存储、光开关、以及光子缓存等领域具有重要研究价值。