随着光电领域的迅速发展三维显示技术迎来春天。经典的光全息只能实现静态的三维显示,而建立在波光学衍射原理基础上的全息视频显示技术是公认的动态三维显示的终极目标。全息视频显示需要巨大的空间带宽积和宽视场角,一种研究路径是设计具有微纳米尺度像素单元的有源波阵面调制器件,但是如果利用现有的空间光调制器(SLM)如硅基液晶(LCOS)将其像素尺寸缩小会面临许多物理技术问题,如:边缘场效应、低衍射效率、达不到2π相位调制等。具有良好的光学非线性和双折射性的液晶和具有不同电磁特性的超材料成为研究的热点领域。利用有源液晶与亚波长深金属光栅的表面等离激元(SP)相结合的方法有望打破全息视频显示的瓶颈。本文针对现有SLM器件中空间带宽积的限制,在SP和液晶的电控可调性的微纳特性像素单元阵列的基础上设计了一种新的满足全息视频显示需求的相位调制器件模型,实验结果表明该模型能够在亚波长尺度上调制光,并且达到了[0,2π]的相位调制范围。论文包括以下两方面的研究内容和成果:1)以金属-介质-金属(MDM)结构的光栅共振现象为基础进一步研究了法布里-珀罗(F-P)共振腔和SP,结果表明亚波长深金属光栅相位调制器件中反射光相位与F-P共振关系密切,实现2π相位调制量的关键在于器件构架的设计。本文设计了一种有源相位调制器件模型,它将传统LCOS顶部电极层用亚波长深金金属光栅代替利用光栅狭缝中SP来调制反射光相位;实验结果表明在1um的显示单元内且在不增加中间介质层厚度的情况下,通过优化亚波长深金金属光栅周期、高度和狭缝宽度等与已有光栅调制器件相比所提器件模型的鲁棒性更好、不易氧化且依然可以实现2π相位调制量,这为后续的器件加工提供了便利。2)液晶显示器件驱动电压的大小和光电效应的优劣直接影响显示的效果,本文计算得出了所提器件模型的阈值电压,研究了不同电压下液晶指向矢的偏转情况;通过对器件模型像素间距、相邻像素施加不同电压、液晶预倾角的研究找到了降低边缘场效应和抑制液晶分子预倾角反转的方法并最终获得了最佳数据参数,当给非目标像素施加一个低于阈值电压的1V初始电压,液晶预倾角为2°时相位调制器件的性能达到最佳。