Introduction
이러한 픽셀 화 광 밸브뿐만 아니라 MEMS 디바이스 및 벌크 파 음향 광학 변조기와 같은 대부분의 홀로 그래픽 디스플레이 기술은, 그 개발에 광범위 참여를 허용하기에 너무 복잡하다. 픽셀 화 조절, 필터 층과 활성 다시 비행기와 특히 5를 구축하는 패터닝 단계의 수십 필요할 수 있습니다 및 팬 아웃 (6)에 의해 제한 될 수 있습니다. 상기 장치의 복잡성 높은 패터닝 수가 단계 이상, 엄격한 제조 프로토콜은 적절한 디바이스 수율 7을 달성해야한다. 벌크 파 음향 광학 변조기는 기반 프로세스 8,9을 웨이퍼에 자신을 빌려하지 않습니다. 이방성 누설 모드 조절제 그러나 제조 상대적 표준 마이크로 제작 기술을 이용할 10,11 두 개의 패터닝 단계를 필요로한다. 적당한 제조 시설 어떠한 기관 (H)의 개발에 참여하는 이러한 프로세스의 액세스가 가능하게olographic 비디오 디스플레이 기술 (12).
장치의 적절한 기능을주의 깊게 측정되고, 원하는 소자 특성을 얻기 위해 조정되어야 도파로 따라 크게 의존으로 소자 제조의 단순하지만 재미있는 일 수있다. 도파가 너무 깊은 경우, 예를 들어, 장치의 동작 대역폭은 13 좁아 질 것이다. 도파관 너무 얕은 경우, 장치는 적색 조명 작동하지 않을 수있다. 도파가 너무 오랫동안 어닐링하면, 도파로의 깊이 프로파일의 형상이 왜곡되며, 적색, 녹색 및 청색 변환은 주파수 영역 (14)에 인접하게 앉을 수있다. 이 연구에서 저자는이 특성을 수행 할 도구와 기술을 제시한다.
프로톤은 니오브 산 리튬 기판 (15, 16)을 컷 X, 압전체의 표면에 indiffused 도파로 교환의 누설 모드 변조기로 구성된다. 일단도파관은 알루미늄 인터 디지털 트랜스 듀서 인의도 1 참조. 광은 프리즘 커플러 (17)를 이용하여 도파로 안으로 도입된다. 변환기는 y 축을 따라 광 도파로 contralinearly 상호 탄성 표면파 시작. 대량으로 도파관 밖으로 누출 마지막 가장자리에서 기판을 종료 새는 모드로 빛을 안내 이러한 상호 작용의 커플 (18, 19)에 직면 해있다. 이러한 상호 작용은 TM이 새는 모드 편광에 TE 편광 안내 빛의 편광을 회전합니다. 탄성 표면파 패턴 홀로그램이며, 홀로그램 스캐닝 및 이미지를 형성하는 출력 광을 형성 할 수있다.
도파관은 양성자 교환에 의해 생성된다. 먼저, 알루미늄 기판 상에 증착된다. 이어서 알루미늄 도파로 채널이 될 기판의 영역을 노출하는 포토 리소그래피 및 에칭을 패터닝한다. 나머지 알루미늄 하드의 역할마스크. 기판은 노출 된 영역에서의 표면의 인덱스를 변경 벤조산의 융액에 침지된다. 장치가 제거 및 세척 머플로에서 어닐링된다. 도파관의 최종 깊이를 누설 모드 전환의 수를 결정한다. 도파로의 깊이는, 각 색 (4)의 각 안내 투 모드 천이의 주파수를 결정한다.
알루미늄 변환기는 리프트 오프에 의해 형성된다. 도파로가 형성된 후, E-빔은 기판 상에 스핀 레지스트. 인터 디지털 트랜스 듀서는 도파관 장치의 색상을 제어하는 책임이 200 MHz 대역에 응답하도록 설계된 처핑 변환기를 형성하기 위해 전자 빔을 패터닝한다. 손가락 기간 Λƒ = 손가락 기간이며, Λ V, V에 의해 결정되는, ƒ, 무선 주파수 (RF)는이고, 상기 기판의 음속이고. 트랜스 듀서는 효율적인 운영 20 75 옴 일치해야 임피던스를해야합니다.
<리키 모드 상호 작용으로 유도 P 클래스 = "jove_content는"> 조명광의 다른 파장에 대해 서로 다른 주파수 및 적색, 녹색 및 청색 광 주파수 영역에서 제어 될 수있는 결과로 발생한다. 탄성 표면파 패턴이 빗형 전극에 전송되는 RF 신호에 의해 생성된다. 입력 신호의 RF 탄성 표면파 패턴의 공간 주파수로 변환. 저주파 신호가 붉은 빛의 각도 스위프 및 진폭을 조절하도록 중간 주파수 그린 광을 제어하고 고주파 청색광을 제어하면서 도파로가 제조 될 수있다. 저자들은 이러한 상호 작용의 세 가지 주파수 영역에서 분리되고 인접되도록 도파로 파라미터 세트를 식별 그래서 3 색은 범용 그래픽 처리 장치의 최대 대역폭 (단일 200 MHz의 신호에 의해 제어 될 수 있다는 GPU를).GPU를 채널의 대역폭을 일치하여새는 모드 변조기의에, 시스템이 완전히 병렬 및 확장 성이 뛰어난된다. 의 GPU 및 누설 모드 변조기 채널의 대역폭이 일치하는 쌍을 추가함으로써, 하나는 임의의 크기의 홀로그램 디스플레이를 구성 할 수있다.
장치를 만든 후, 그것을 신중하게 안내 - 투 - 누설 모드 전환을위한 주파수 색상의 주파수 제어에 적합한 지 확인하는 것을 특징으로한다. 우선, 가이드 모드의 위치는 도파로 적절한 깊이와 가이드 모드 중 정확한 번호가 있는지 확인 상업적 프리즘 커플러에 의해 결정된다. 장치가 장착되고 패키지 된 후,이어서, 이들은 스캔 출력 광의 입력 주파수 매핑 정의 프리즘 커플러에 배치된다. 결과 데이터는 주파수 응답 및 입력 장치가 테스트 될 때까지 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 각 출력 응답을 준다. 장치가 올바르게 조립되어있는 경우, 디바이스 입력 응답이 분리 될주파수 및 출력 응답은 각도 중첩 될 것이다. 이것이 확인되면, 상기 장치는 홀로 그래픽 비디오 디스플레이에 사용하기위한 준비가되어있다.
기기가 포장되기 전에 첫 번째 측정이 일어난다. 도파관 깊이 상업적 프리즘 커플러에 의해 결정된다. 이것은 단지 하나의 조명 파장이 달성 될 수있다 (일반적으로 632 nm의 적색)하지만 저자는 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 모드 정보를 수집 할 수 있도록 상업 프리즘 커플러를 수정했다. 패키징 한 후, 장치는 RF 입력의 함수로서 편향된 출력 광 기록 맞춤 프리즘 커플러의 두 번째 측정을 거친다. 이러한 측정의 상세한 설명은 다음과 같다. 제조 단계도 제공됩니다.
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Protocol
1. 초기 준비
참고 : 새 X 컷 니오브 산 리튬 웨이퍼로 시작합니다. 이것은 표면 상에 증착 아무것도 깨끗한 1mm 두께의 광학 등급, 있어야 양면 연마와 상측 표시된.
- 50 μTorr의 진공에서 전자빔 증발기 또는 이와 동등한 장비를 사용하여, 5 Å / sec로 웨이퍼 상에 알루미늄을 200 nm의 증발시켰다. 제시된 결과를 복제 웨이퍼 성상을 알루미늄 도가니 위 65cm 위치.
- 60 초 동안 3,000 rpm에서, 같은 AZ3330로 (30) 양의 사진 방울 저항에 스핀. 소프트 베이크 60 초 동안 90 ° C에서 레지스트. 참고 : 회전 폴리머 필름의 역학에 대한 자세한 설명은 CJ 로렌스 (21)에 의해 작업을 참조하십시오.
- 이러한 부록에 제공된 "마스크 1. 프로톤 교환 Mask.dxf"파일과 같은 적절한 마스크를 이용하여, 350 W 수은 램프 또는 기계 specificati 당 10 초 동안의 동등한 마스크 얼 라이너를 사용하여 웨이퍼를 노광기능. 도파관은 y 축에 평행이되도록 웨이퍼 정렬되어 있는지 확인합니다.
- (가) 60 초 동안 긍정적 인 포토 레지스트 개발 레지스트 개발한다. 하드 110 ℃에서 60 초 동안 웨이퍼를 굽는다. 50 ° C까지 가열 1 L 용액 알루미늄 에칭에 2 분 정도 잠수에 의해 완전히 노출 된 알루미늄을 멀리 에칭.
주의 : 알루미늄 에칭, 독성, 부식성 및 유해이다. 적절한 취급이 화학 물질의 저장에 대한 MSDS를 참조하십시오. 이 화학 물질을 취급 할 때 산에 대한 적절한 개인 보호 장비를 사용합니다. - 이소 프로필 알코올 (IPA) 다음에 아세톤의 린스와 포토 레지스트 마스크를 제거합니다.
- 0.016을 사용.에서 0.165의 노광 깊이와 두께의 다이아몬드 블레이드. 자동 싱 톱에, Y 축에 긴 치수에 평행 10에 X 15mm이 장치는 웨이퍼를 잘라.
주 : 블레이드 기판 끝까지 자르지 것이다. 각 장치를 분리하려면 다이 싱 톱에 의해 각 컷을 강조한다. 각 10 × 15mm이 장치는 개별적으로 프로토콜의 나머지 단계를 통해 이동합니다.
2. 양성자 교환
- 장치의 모든 액체 욕조 사이의 상호 작용을 허용하는 바닥에 작은 구멍 접지를 시험관에 각각의 장치를 놓는다.
- 양성자 교환 240 ° C에서 99 % 순수한 벤조산 1 L 융액에 침지하여 장치. 0.4504 ㎛, 목표 깊이를 달성하기 위하여 10 분 10 초의 침지 시간을 사용한다.
참고 : 양성자 교환 침지 시간은 저자의 용융을 위해 현재 D = 0.2993 인 확산 계수, D,에 의해 결정됩니다. 양성자 교환 침지 시간 관계 T = D 2 / (4 D)을 사용하여 계산된다. 이 방정식에서, T는 시간에서의 과거의 시간이고, D는 미크론 도파로 깊이이고, D는 확산 계수이다. 양성자 교환 메커니즘에 대한 상세한 설명은 JL Jackel (1)에 의한 작업을 볼5. - 장치를 제거하고 5 분 동안 또는 터치에 멋진 때까지 냉각 할 수 있습니다. 아세톤의 린스 IPA있는 모든 벤조산 찌꺼기를 청소합니다.
3. 어닐링
- 일반 시험관 장치를 놓고 알루미늄 호일에 튜브를 감싸는. 375 ℃에서 45 분 동안 머플로에 튜브를 놓는다. 장치를 제거하고 5 분 동안 또는 터치에 멋진 때까지 냉각 할 수 있습니다.
4. 청소
- 50 ℃에서 약 2 분 동안 알루미늄 에칭을 사용하여 장치로부터 상기 알루미늄 마스크를 청소한다. 유기 잔류 물을 제거하는 산성 피라 에칭에서 장치를 청소합니다.
주의 : 산성 피라 에칭, 독성, 부식성 및 유해이다. 적절한 취급과 이러한 화학 물질의 저장에 대한 MSDS를 참조하십시오. 이러한 화학 물질을 취급 할 때 산에 대한 적절한 개인 보호 장비를 사용합니다. - 이어서, 아세톤 장치 린스 IPA, 압축 질소로 건조.
5. 도파관 측정
- 상업적 도파로 분석기 측정 값을 사용하여 양자의 특성 도파로를 교환했다.
참고 : 좋은 장치는 633 nm의 레이저를 사용하여이 가이드 모드를해야합니다. 원하는 결과의 예를 들어 그림 2를 참조하십시오. 장치는 적색 조명 둘 이상의 가이드 모드를 표시하는 경우, 단계 2.2의 교환 시간을 단축해야한다. 장치가 2 개 미만의 가이드 모드를 나타내고 있으면 마찬가지로 교환 시간이 증가되어야한다.
6. 저항 추가
- 리프트의 4 방울에 스핀 오프 60 초 동안 3,000 rpm에서 (LOR)를 저항하고 1 시간 동안 200 ℃에서 굽는다. 제거하고 장치는 5 분 동안 또는 터치에 멋진 때까지 냉각 할 수 있습니다. 4 3 방울 스핀 : 다음 60 초 동안 3000 rpm에서 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 및 아니 솔 (1) 용액을 15 분 동안 150 ° C에서 굽는다.
- 제거하고 장치는 5 분 동안 또는 터치에 멋진 때까지 냉각 할 수 있습니다. 1,000 rpm에서 도전성 중합체의 2 방울 스핀60 초 후 초과를 제거하기 위해 4 초 동안 6,000 rpm으로 회전.
7. 패턴
- 장치를 노출 기입 또는 동등한 시스템을 사용하는 빔 랭커 향상 전자 현미경을 사용한다.
- 50 μTorr의 진공 하에서 상기 빗형 전극의 패턴을 스캔 30 μC / ㎠의 면적 복용량 전자선에 도전 층을 노출. 결과는 410 Pa의 측정 빔 전류를 사용하여 복제합니다.
- 컴퓨터 사양에 따라, 전자 현미경에 .DXF 또는 이와 동등한 파일에서 패턴을 작성합니다.
주 : E-빔 리소그래피 공정의 상세한 설명은 RE 타나 (22)에 의해 수행 된 작업을 참조.
8. 개발
- 5 초에 대한 탈 이온수의 연속 스트림 장치를 세정함으로써, 도전 층을 제거한다. 메틸 isobuty의 3 솔루션 : 1로 장치를 찍기에 의해 노출 된 PMMA를 제거리터 케톤 (MIBK), 45 초 동안 IPA.
- MIBK의 3 솔루션 : 1에서 제거 IPA 5 초 동안 IPA 씻어. 압축 된 질소와 장치를 건조.
- 단계를 반복 8.1-8.1.1 필요는 완전히 PMMA를 개발.
주 : 5 초 단위에서만 IPA : 그러나 MIBK 용액에 노출 장치. 전체 개발은 PMMA 아래 LOR를 공개해야하며, 선명한 가장자리와 모서리에 둘러싸인 개발 영역에 걸쳐 균일 한 착색 식별 할 수 있습니다.
참고 : PMMA의 개발은 작은 기능의 폭발에 이르게 완전히 하나의 큰 개발 된 블록을 떠나 인터 디지털의 손가락을 지울 수 이상. 마찬가지로 개발중인 다음에 리프트 오프 공정의 효율성을 감소 불균일 잔기를 남긴다. - 25 초 동안 적절한 개발 및 탈 이온수 1 용액 : 1로 장치를 찍기에 의해 노출 된 지역에서 LOR를 제거합니다. appropriat 1 용액 : 1에서 제거전자 개발자 및 탈 이온수. 5 초 동안 IPA로 씻어.
- 압축 질소로 건조. 반복 완전히 LOR을 개발할 필요 8.3 단계.
주 : 그러나 만이 초 단위로 적절한 현상 제 및 탈 이온수의 용액에 장치를 노출. 완전한 개발은 LOR 아래의 기판의 표면을 표시한다. 선명 에지와 코너를 유지하면서이 현상 영역에 걸쳐 균일 한 백색의 착색에 의해 식별 될 수있다. 또한 제대로 LOR을 개발하지 않으면 8.2.3.1에서 논의 된 문제로 연결됩니다. 예 LOR 개발 프로세스 그림 3을 참조하십시오.
주의 : 2 또는 1 : 장치 미세 기능 소자를 불어 않고 발전 할 수 있도록 완전한 개발 가까워지면서 3 유용 하나 같은 탈 이온수에 대한 적절한 현상 낮은 비율로 전환. 그러나, 총 시간이 증가함에 따라 이러한 투여 량으로 시작하는 것이 바람직하지 않다과의 devel 최적의 시간을 초과운영자.
- 압축 질소로 건조. 반복 완전히 LOR을 개발할 필요 8.3 단계.
9. 예금 알루미늄
- 50 μTorr의 진공에서 전자빔 증발기 또는 이와 동등한 장비를 사용하여, 5 Å / sec로 웨이퍼 상에 알루미늄을 200 nm의 증발시켰다.
10. 이륙 알루미늄
- 90 ° C에서 핫 플레이트에 물 750 mL를 큰 유리 접시를 입력합니다. 물 접시에 플라스틱 버퍼를 삽입합니다. 별도의 작은 유리 용기에 N의 메틸 -2- 피 롤리 돈 (NMP) 100 ㎖의 용액에 장치를 잠수.
- 수위 NMP의 컨테이너의 높이를 초과하지 않는 것을 보장 플라스틱 버퍼 상 장치를 포함하는 NMP 용액의 용기를 올려. 커버와 3 시간 4 또는 알루미늄 리프트 오프가 완료 될 때까지 앉아 보자. NMP에서 장치를 제거합니다.
참고 :이 NMP 화장실에서 제거하기 전에 장치에서 알루미늄의 큰 부분을 청소하는 것이 유리하다. 장치를 분출하는 NMP 가득 피펫을 사용하여이 작업을 수행 할원치 않는 알루미늄 남아있는 큰 덩어리를 노크 거라고. - IPA에서 장치를 씻어 압축 질소로 건조. 현미경으로, 그 발사가 완료되었는지 확인. 원치 않는 잔류 알루미늄이 남아있는 경우, 아세톤으로 장치를 적시고 매우 부드럽게 제거하는 아세톤에 코팅 된 클린 룸 면봉으로 브러시.
- 압축 질소로 건조 IPA에 씻어하고, 현미경으로 다시 확인합니다. 10.3 필요에 따라 10.4를 반복합니다.
(11) 폴란드어 종료
- 그러한 포지티브 포토 레지스트의 층으로 코팅 보호막의 장치. 트랜스 듀서와 끝이 연마에 노출되도록 장치 클램프. 어떠한 표면 결함 장치로부터 방출되는 광을 방해하지 않도록 적절한 폴리싱 절차 (23)를 사용하여 천천히 100nm 이하의 표면 거칠기를 상기 장치의 단부를 연마.
- 클램프에서 장치를 제거하고 보호 필름을 청소합니다. 포토 레지스트 보호막, 기질로서 사용 된 경우아세톤으로 세척 한 다음 IPA가 제거됩니다. 압축 된 질소와 필요에 따라 샘플을 건조시킵니다.
브레이크 아웃 보드 12. 마운트
- 모든 조립이 RF 브레이크 아웃 보드 필요한 경우, 그 사양에 따라 소규모 기판을 조립한다.
- 빌드 유리 슬라이드에서, 장착 플랫폼은 단단히 RF 브레이크 아웃 보드와 장치를 모두 보유 할 수 있습니다. 참고 : 설치 플랫폼은 3 개의 유리 슬라이드에서 U 자형에 내장되어 있습니다 : 한 75 × 50 × 1 내지 3 mm와 두 개의 75 × 25 × 1 내지 3 mm.
- 대형 슬라이드의 왼쪽 네 번째를 통해 순간 접착제의 관대 한 비드를 놓습니다. 왼쪽 가장자리와 아래쪽 가장자리가 큰 슬라이드에 해당 가장자리와 일치하도록 순간 접착제의 구슬 위에 작은 슬라이드 중 하나를 놓습니다.
- 순간 접착제 세트, 약 15 초까지 두 슬라이드에 회사와 동일한 압력을 적용합니다. 대형 슬라이드의 오른쪽 네 번째의 과정을 반복합니다.
- 는 D를 탑재양면 테이프로 장착 플랫폼 위로 1111) (3.3.8. 장착 플랫폼이 광 소자의 단부에서 배출을 방해하지 않도록 장치 오버행 장착 플랫폼의 단부의 최종 확인하십시오.
- 이 장치를 빠져 나가는 빛의 빔 경로에 있지 않도록 장착 플랫폼에 RF 브레이크 아웃 보드 마운트. 이를위한 간단한 방법은 소규모 보드 하단 장치의 상부 위에 있도록 두꺼운 테이프 브레이크 아웃 보드를 상승시키는 것이다.
- 와이어 본드는 RF 브레이크 아웃 보드의 해당 위치에 장치의 패드. 브레이크 아웃 보드의 입력에 각 트랜스 듀서에 맞는 임피던스 27 북반구 시리즈 인덕터를 사용합니다.
13. 프리즘 커플 링
- 장치에 몇 가지 빛에 루타 프리즘을 선택합니다. 광 (횡단 전기)의 편광은 X 컷트 니오브 산 리튬의 루틸 광축 (Z 축)의 광축과 평행하게한다.
- 청소 t그는 장치와 IPA와 완전히 프리즘 모두의 표면에 문의하십시오. 이 테스트 될 수있는 채널에 집중되도록 프리즘을 배치.
- 단단히 클램핑기구는 장치의 상부에 대하여 프리즘의 바닥을 누른다. 참고 : 기판 균열 및 커플 링 프리즘을 손상시킬 과도한 압력을 너무 세게 조이지 마십시오.
- 성공하면, 젖은 반점이 나타납니다 관찰합니다.
주 : 습식 스폿이 프리즘과 시료 간의 계면에서 좌절 전반사 영역이다. 적절한 프리즘 커플 링의 예를 들어 그림 4 참조.
특성화 장치 14. 산
- A. Henrie (4)에 의해 논의 된 이방성 누설 모드 광 변조기의 주파수 분할 컬러 특성 장치의 회전 플랫폼에서 장치를 탑재합니다.
주 : 특성화 장치의 개략도가도 5에 제공된다.
- 레이저를 켭니다. 이 종이 사용을 638 nm의 5 V, 532 nm의 5.5 V에 제시된 결과를 복제하고, 445 nm의 6.5 V합니다.
- 산란광의 강도가 눈에 편안 할 때까지 상기 빔을 감쇠. 레이저의 편광을 확인합니다.
- 차단 수평 편광하도록 반파 장판 후에 상기 빔 경로에 편광자를 배치했다. 레이저 광의 최대 감쇠를 달성하기 위해 1/2 파장 판을 돌린다. 편광판을 제거합니다.
- 레이저와 디바이스의 상부 표면 사이의 각도가 적당한 입구 각도로 설정되도록 수동으로 회전 플랫폼.
주 : 적절한 각도는 원하는 테스트 파장 및 모드에 따라, 표 1에서 찾을 수있다. - 레이저의 초점이 프리즘의 90 ° 코너를 통과 할 때 선형 변환 단계를 이용하여 프리즘 정렬. 참고 : 증가 레이저 사우스 캐롤라이나프리즘의 모서리에 의한 atter 종종 볼 수있다.
- 이 때, 광 도파로에서의 산란에 의해 또는 장치 (24)의 단부에서 나오는 특성 모드 라인에 의해 발생하는 빛의 특성을 연속하여 두 검증 할 수있는 장치에 연결한다 (도 6 참조).
주 : 결합을 확인하는 모드 선을 사용하면, 빔 경로에서 전력 계량을 제거하는 것이 도움이된다. 대신에, 빔 경로에, 백색 종이 등의 균일 분산 객체를 삽입한다. - 어떤 결합이 검출되지 않은 경우에는 레이저의 초점에 프리즘 커플 링 에지를 유지하면서 천천히 회전 장치. 어느 한 방향으로 5도 회전 후에 어떠한 결합을 검출 할 수없는 경우, 상기 회전 플랫폼 장치를 제거 프리즘을 제거하고 13 단계로 리턴한다.
- 이 때, 광 도파로에서의 산란에 의해 또는 장치 (24)의 단부에서 나오는 특성 모드 라인에 의해 발생하는 빛의 특성을 연속하여 두 검증 할 수있는 장치에 연결한다 (도 6 참조).
- 커플 링, 미세 조정을 검출되면 회전 플랫폼과 선형 변환 단계는 맥시하기광의 결합 마이즈.
제 15 항에있어서, 상기 RF 입력을 연결하고 장치를 동봉
- 정렬하는 동안 제거 된 파워 미터를 교체합니다. 또한 정렬 목적으로 사용되는 빔 경로에 장애물을 제거합니다.
- 장치 브레이크 아웃 보드에 RF 입력을 연결하고 RF 신호 발생기의 전원을 켭니다. 앰프가 전원이 켜져 있는지 확인합니다. 주 : 연소로부터 장치를 보호하기 위해, 장치에 도달하는 신호의 전력은 (1) W.를 초과하지 않아야
- 정렬하는 동안 안전을 위해 사용되는 감쇠를 제거합니다. 레이저는 테스트에 사용 된 광 파워 레벨에서 지금이다. 광학적으로 분리 상자에 전체 시스템을 묶습니다.
17. 실행하여 제공 테스트 프로그램
- 이러한 부록에서 제공하는 LabVIEW는 파일 AutomatedDeviceCharacterization.vi로 특성화 장치를 실행하는 실험실 장비 매니저를 구합니다.
- 테스트 강도에 모든 사용자 매개 변수를 삽입제어 컴퓨터 tware. 참고 :도 7은 제공된 실험 제어 파일을 사용하는 사람들에게 공급된다. 그것은 제공하는 분석 프로그램이 19 단계에서 제대로 실행하려면 각 자동화 테스트하기 전에 업데이트해야하는 필드가 순서대로 실행되는 노란색 상자로 나타냅니다.
- 이 논문에서 제시된 결과를 복제하려면 다음 테스트 매개 변수 사용 : 초기 주파수 : 100 MHz의, 최종 주파수 : 800 MHz의 주파수 스텝 : 10, 러프 초기 위치 : 0, 거친 최종 순위 : 25, 및 위치 단계 : 1. 만들기를 확인 버튼을 누르면 "출력 파일"을 참조하십시오.
- 테스트 프로그램을 실행합니다.
참고 : 제공되는 프로그램은 사용자 정의 간격으로 선형 트랙을 따라 파워 미터를 구동한다. 각 위치에서의 RF 입력 신호가 만들어진다 선택된 주파수 및 전력 측정의 세트를 통해 스위프된다. 측정은 실험 된 가장 낮은 주파수 설정에서 RF 입력 및 낮은 출력 파워로 만든LY없이 입력 신호 4와 동일로 결정했다. 이 측정은 3 차원 차트 인터랙티브 실시간으로 그래프 화되어있다.- 네 개의 출력 파일을 관찰 * config.csv 실험을 설명 * data.csv 각 주파수에서 전력 판독을 포함 * no_stim.csv는 배경 잡음 판독을 포함하고, * graph.jpeg 사용자의 그래프의 사본을 포함 프로그램이 종료 할 때 프로그램의 인터페이스가 있다는 사실. 그림 8을 참조하십시오.
- 반복 구간 각각의 파장과 표 1에 기재된 TE1 모드 15-17.
제 17 항에있어서, 상기 주파수 및 각도 출력 프로파일 분석
- 통계 분석 프로그램을 구하거나 부록에서 제공하는 CompareWDMmodes.m MATLAB 코드를 다운로드합니다.
- (프로그램이있는) 폴더에서 하위 폴더, "샘플 번호"를 작성하는 테스트 프로그램에 "샘플 번호"를 입력합니다. 샘플 수인장치 식별 번호입니다.
- 이 폴더, "샘플 수"에서 세 개의 하위 폴더를 만들 수 있습니다. "샘플 수"_ "색상"_M1_ "변환기"를 다음과 같이 각 폴더 이름을 지정합니다. "굵게 기울임 꼴"의 이름은 사용자가 테스트 프로그램에 입력 된 값입니다. (예를 들어 A16_BLUE_M1_T1, C5_RED_M1_T13, 또는 D35_GREEN_M1_T18).
- 각 하위 폴더로, 특정 파장 모드, 트랜스 듀서에 해당하는 테스트 소프트웨어에 의해 생성 된 네 개의 파일을 복사합니다.
- 분석 프로그램을 열고 테스트 소프트웨어에 사용자 정의 된 값 입력을 반영하기 위해 상단에있는 사용자 정의 변수를 변경합니다.
주 : "시료 번호"= A16, "모드를 안내 '= 1이다 제공된 분석 프로그램 및 테스트 프로그램의 사용자 정의 된 값을 사용하는 경우,"트랜스 "= 1 분석 코드는 다음으로 변형된다 :
; % 사용자 정의 변수
시리즈 = 'A';
샘플 = 16;
모드 = [1];
트랜스 듀서 = 'T1'; - 분석 프로그램을 실행합니다.
참고 : 정규화 된 주파수 응답 및 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 각 출력을 비교하는 도면을 작성하는 다른 것들 사이 제공된 분석 코드를 사용하는 경우. 이 생성 한 파일은 "샘플 수"하위 폴더에 있습니다. 출력의 예는 그림 9를 참조하십시오.
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Representative Results
프로토콜의 원리의 결과는 상기도 2에서, 단일 주파수에 나타낸 상업적 프리즘 커플러로부터 유도 모드로 측정하며, 상기 커스터마이즈 프리즘 커플러로부터 수집 된 원시 입력 / 출력 데이터는도 8에 도시 다색 곡선은도 9에 도시. 다음 단락에서 우리는 이러한 출력의 각에 의해 생성 된 실행 가능한 정보에 대해 설명합니다.
상업적 프리즘 커플러로부터 수집 도파 모드 정보 도파로의 깊이를 설정하기 위해 주로 사용되지만, 모드의 수와 간격은 누설 모드 동작에 관련된 다른 유용한 정보를 포함한다. 설계로 새는 모드 장치가 작동하려면, 그것은 모든 색상 가이드 - 투 - 누설 모드 전환을해야하며, 각 Illumina 사에 대해 적어도 두 개의 가이드 모드가 존재하는 경우 실험은 사실이 보여 주었다기 파장. 이는 세 표시 색의 적은 가이드 모드가 빨간색으로 특히 적합하다. 양성자 교환 2 단계 증가 또는 두 개의 빨간 모드가 있는지 확인하기 위해 감소되어야한다. 일반적으로, 빨간색으로 두 가지 모드를 갖는 녹색 및 청색 적어도 두 가지 모드도 있다는 것을 나타냅니다. 색의 주파수 분할 다중화에 최적화 된 장치는 빨간색의 두 가지 모드, 녹색의 세 가지 모드와 블루의 네 가지 모드를 보여 주었다. 어닐링 시간이 너무 길면 적은 모드, 녹색 및 청색에 대해 표시된다. 모드 중 최적의 수보다 적은 녹색 및 청색 빛 나타날 경우 다음 3 단계의 어닐링 시간을 연장해야 할 수도 있습니다. 긴 어닐링 그러나 또한 유도 모드의 유효 인덱스를 감소시킬 것이다.
도 8에 도시 된 바와 같이 정의 프리즘 커플러의 그대로 출력 같은 RF 대역폭 중요한 디바이스 파라미터, 각 스위프의 번호 하나 좋은 성적 감각을 준다스캔 선형성, 스폿 사이즈, 서 파도 기간과 대략적인 회절 효율. Y 축에 대한 데이터의 투영 우리는 중심 주파수 및 동작의 대략적인 대역폭을 판독 할 수있는 장치의 주파수 응답을 제공한다. X 축에 대한 데이터의 투영 회절 광 출력의 범위를 제공한다. 이 축에 투영 장치의 각 스윕 좋은 지표가되도록이 위치 정보 출력 장치의 각 스위프에 거의 비례한다. 그래프의 XY 평면상의 데이터의 기울기는 우리에게 주사의 선형성의 감각과 입력 주파수와 스캔 속도를 제공한다. X 축이 충분히 높은 해상도로 샘플링되는 경우, X 축 방향의 단면의 빔 프로파일을 줄 것이다. Y 축이 충분히 높은 해상도로 샘플링되는 경우, 음향 정상파 패턴 apparent- 될 수 표면들이 눈에 띄는 경우,에 음향 흡수를 추가하는 것이 유익 할 수있다장치도 검사, 부드러운을 생성한다. 절대 회절 효율을 측정하지만, 다른 하나의 장치에 비교할 때 신호 대 잡음비가 상대적 회절 효율 좋은 지표로서 기능하지 않는다. 이 원시 데이터는 상당량의 정보를 제공하지만, 단지 하나의 조명 파장에 적합하다.
장치 색의 주파수 제어 할 수 있는지를 결정하기 위해 원시 데이터는도 9의 것과 같은 그래프를 형성하는 세 개의 파장을 갖는 여러 실험을 위해 처리된다. X 및 Y 축의 돌출부 우선 대한 TE1 가이드 모드에 대해 수집 세 가지 색상. 그리고 이러한 계획들이 각도에 중첩되는 주파수는 여러 가지 빛깔의 주파수와 그림과 같은 각 응답을 형성하기 위해 각각 축. 각 색상에 대한 응답이 각도 주파수 인접 중복이면, 상기 장치는 색의 주파수 제어에 적합하다.
그림 1 :. 새는 모드 변조기는 왼쪽에서 알 수있는 바와 같이, 빛이 순간적으로 커플 기판의 표면에 indiffused 도파관에 빛을 루틸 프리즘을 통해 장치에 들어갑니다. 도파 광이 도파로로부터의 광을 outcouple 및 편광 회전 탄성 표면파를 발생하는 장치의 먼 단부를 향해 전파있다. 이 상호 작용에 대한 모멘텀도는 오른쪽에 기재되어 있습니다. ge.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. 레이저 도파관으로부터 데이터를 샘플링 광은 프리즘에 연결된다. 그러므로 장치 및 전력 센서 상에 표면을 반영한다. 가이드 모드가 존재하는 경우 대신에 반사 장치의 빛이 기판을 통해 상기 장치의 단부에서 유도된다. 따라서,이 힘 센서로부터 멀리 안내 날카로운 "딥"플롯에서 발생된다. 이 도표에서 확인 된 두 가지 모드가 있습니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 점차 증가하는 전력 읽기 프리즘 경계에 공기에서 점차 증가 전송 효율에 의해 설명 될 수있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3 :. 샘플 LOR 개발을 처리 LOR 같은 장치의 동일한 영역의 이미지 개발되고있다. 맨 왼쪽의 그림은 초기 25 초 개발 시간 후 현미경으로 촬영했다. 다음 그림은 반복 과정을 통해 변화의 샘플링입니다. 마지막 사진은 깨끗한 가장자리와 하부 기판의 노출을 보여 LOR 개발 후 장치의 미세한 기능의 근접 촬영입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4 : 브레이크 아웃 보드에 장착 된 프리즘 결합 소자. 된 올바른 결합 완료 장치는 장착 브리카우 보드입니다. 적절한 각도에서,이 그림과 같이, 젖은 자리 색깔의 무지개를 반영한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5 : 특성화 장치 회로도 특성화 장치의 기본도.. 레이저는 프리즘을 통해 장치에 결합되기 이전에 광학 요소의 시리즈를 통해 전송된다. 일단 빗형 제조 도파로 SAW 전파하는 모드와 RF 신호 안에있는 출구 주파수 제어 각도 장치를 누설 모드로 광을 노크. 신호 발생기를 실행하는 동안 선형 액추에이터 밖으로 제어 성을 설명 다변량 그래프를 생성 주파수 범위까지의 위치의 범위를 통해 파워 미터를 구동장치의 시작했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 6 :. 적절한 빛 결합 식별 기술 적절한 결합 왼쪽에 나타내는 바와 같이, 도파관의 산란에 의한 빛의 특성을 연속으로 존재 하나에 의해 식별 될 수 있고, 또는 말 아웃 특성 모드 줄로 장치, 오른쪽에 표시로. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 7 :. LabVIEW를 테스트 소프트웨어에 대한 사용자 인터페이스 사용자 간 모든 사용자 정의 변수를 포함한 얼굴. 각 자동화 된 테스트가 제대로 실행하는 분석 프로그램의 순서를 실행하기 전에 노란색 박스 항목을 업데이트해야합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 8. 위치 그래프 VS 샘플 주파수 RF 입력 전력 미터 위치 선형 스캔하는 동안 실험 소프트웨어 빌드 및 디스플레이 수집 된 데이터의이 대화 형 3 차원 그래프. 현재보기가 빠른 참조를 위해 저장이 완료되면. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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그림 9 :. 모드 비교 데이터 세 가지 파장의 주파수 응답 왼쪽에 표시되는 샘플. 상기 장치는 각각의 파장에 대한 개별 제어와 200 MHz의 대역폭을 가진다. 오른쪽에있는 각 장치에 대한 출력 각도 반응이다. 5-7 ° 좋은 각도 중복이 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 파장 | 방법 | 각도 |
| 638 nm의 | TE0 | 23 ° |
| TE1 | 28 ° | |
| 532 nm의 | TE0 | 26 ° |
| TE1 | 31 ° | |
| TE2 | 32 ° | </ TR>|
| 445 nm의 | TE0 | 31 ° |
| TE1 | 36 ° | |
| TE2 | 38 ° | |
| TE3 | 39 ° |
표 1 :.이 책에 기술 된 장치에 대한 원하는 TE1 모드 가진에 대한 모드 여진 매개 변수 각도와 파장 매개 변수를 설정합니다.
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Discussion
각각의 장치의 설계는 두 가지 중요한 단계, 프로톤 교환 및 LOR 개발을 갖는다. 이들의, 양자 교환 시간은 결국 누설 모드 천이 제어 가능한 주파수 대역폭, 광의 각 색마다 중요한 설계 파라미터로 유도 수를 결정 도파로의 깊이를 결정한다. 빨간색 두 가이드 모드가 요구된다. 이상이 다음에 해당하는 경우 대역폭이 희생된다. 작은 존재가 일절가 새는 모드 전환을 유도하는 경우 보장되지 않습니다. 원하는 결과를 달성하기 위해 양성자 교환 시간을 수정하는 단계 2.2.1에서 메모를 따릅니다.
적절한 LOR 개발은 적절한 발사와 인터 디지털 트랜스 듀서하여 적절한 기능을 위해 필요합니다. 그것은 최고의 경험을 통해 습득하는 단계이다. 50 % 용액은 약 35 초에서 동일 할 것이다하면서 현상 제의 비 희석 된 용액을 7 초에 트랜스 듀서의 손가락을 분출한다. 정확한 시간은 필요 생성 장치간에 다르다더 묽은 용액 반복 짧은 노출에 이어 50 % 용액에 25 초 동안 장치를 개발한다. 취출 감소 현상 시간 또는 용액 농도가 발생하면, 원하는 결과를 달성한다.
특성화 공정에서 프리즘 결합 및 정렬은 중요한 단계이다. 장치가 제대로 프리즘 결합 또는 잘못 정렬되는 경우에는 빛이 불가능 결과를 측정 할 수있게 도파로를 입력하지 않습니다. 정렬 가장 작은 조정을 얻을 수있다. 산란 된 빛의 변화는 모드 라인에 접근을 표시하거나 인터 디지털의 근접을 표시 할 수 있습니다. 경험은 최고의 교사이다.
이 프로토콜은 하나의 디바이스의 제조를 위해 설계된다. 이러한 확장 성이 제한되기 때문에 작은 변화는 장치에 대한 장치에서 존재한다. 그러나, 저자는 적극적으로이 문제를 해결하는 구동 웨이퍼 제조 공정의 개발을 추구하고있다. 또 다른 limitat이 특성 프로토콜 이온 활성 테스트 프로세스에 의존한다. 빗형 전극은, 도파로 깊이 모드 천이의 변화를 수용하기 위해 큰 대역폭을 가져야한다. 전이 주파수가 결정되면 좁은 대역폭 변환기를 설계 할 수있다. 공정에 대한 우수한 모델이 단계에 대한 필요성을 제거한다. 마지막으로, 시험 프로토콜은 파장 및 디바이스 간의 변경 조정을 필요로 인간 완전 자동 아니다.
장치가 모두 좋은 각도 중첩 주파수 제어를 도시하면 다음은 3D holovideo 표시 한 같은 애플리케이션에서 사용될 수있다. 이 소자는 픽셀 화되어 광 밸브가 MEMs 장치, 벌크 파 음향 광학 변조기와 같은 오늘날의 공통 디스플레이 기술에 큰 개선이있는 제조하기 위해 단 2 패터닝 공정을 필요로한다. 그것은 저자의 희망입니다이 제조에 대한 액세스 권한을 갖는, 측정 및 채널aracterization 프로토콜은 electroholographic 디스플레이 연구의 폭 넓은 참여를 유도 할 것이다.
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Disclosures
저자는 공개 아무것도 없어.
Acknowledgments
저자는 감사 공군 연구소 계약 FA8650-14-C-6571에서와 DAQRI LLC에서 재정 지원을 인정합니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| X-Cut Lithium Niobate | Gooch and Housego | 99-00630-01 | Lithium Niobate 3″ Diameter X-CUT Wafer 1 mm Polish/Polish |
| Positive Photo Resist 1 | EMD Performance Materials | AZ 3330 F Photoresist | Used in the creation of the proton exchange mask |
| Photoresist Developer | EMD Performance Materials | AZ MIF 300 | Develops AZ3330 and LOR 3A |
| Aluminium | International Advanced Materials | AL13 | 99.999% pure |
| Aluminium Etch | Transene | Type A Aluminum Etchant | |
| Benzoic Acid | Sigma Aldrich | 109479-500G | 99% pure |
| Acetone | Fisher Chemical | UN1009 | |
| IPA | Fisher Chemical | UN1219 | 99.5% pure isopropyl alcohol |
| Acidic Piranha etch | Cyantek Corperation | Nanostrip | |
| Under Layer Resist | Micro Chem | LOR 3A | Bottom layer used for liftoff |
| Positive Photo Resist | Micro Chem | 950 PMMA A9 | Top layer used for liftoff |
| Anisole | Micro Chem | A Thinner | |
| Conductive polymer aqueous solution | Mitsubishi Rayon Company | AquaSAVE | |
| MIBK (4-methyl-2-pentanone) | Sigma Aldrich | 360511 | Develops PMMA |
| NMP (1-methyl-2-pyrrolidone) | Sigma Aldrich | 328634 | Used for liftoff |
| E-beam Evaporator | Denton Vacuum | Integrity 20 | Any equivalent equipment would suffice. |
| Thin Film Spinner | Laurell Technologies Corporation | WS-400A-6NPP-LITE | Any equivalent equipment would suffice. |
| Mask Aligner | Karl Suss America Inc. | MA 150 CC | Any equivalent equipment would suffice. |
| Automatic Dicing Saw | Disco Corperation | Disco Dad 320 | Any equivalent equipment would suffice. |
| Muffle Furnace | Thermo Scientific | FB1415M | Any equivalent equipment would suffice. |
| Electron Microscope | FEI | XL30 ESEM | Any equivalent equipment would suffice. |
| Dehydration Oven | Lab-Line Instruments | Ultra-Clean 100 (3497M-3) | Any equivalent equipment would suffice. |
| Hot Plate | Thermo Scientific | SP131325 | Any equivalent equipment would suffice. |
| Polisher | Ultra Tec Mfg., Inc. | Ultrapol End & Edge Polisher | Any equivalent equipment would suffice. |
| Class IIIb 12 V RBG Lasers: Wavelengths (nm): 638, 532, and 445 | Bought second-hand. Probably pulled from a laser projector. Any equivalent equipment would suffice. | ||
| Signal Generator | Agilent | 8648D | Now found at Keysight. Obsolete. Any equivalent equipment would suffice. Needed Frequency sweep 9 kHz-1,000 MHz. |
| Signal Amplifier | Mini-Circuits | TB-17 | Necessary only to overcome the limitations of the signal generator. |
| Power Meter Controller | ThorLabs | PM100D | With power meter model S130C. Any equivalent equipment would suffice. Needed sensitivity 500 pW. |
| Linear Actuator Controller | Newport | ESP7000 | With linear actuator model MFN25PP. Any equivalent equipment would suffice. Needs 0.1 mm accuracy. |
| AutomatedDeviceCharacterization.vi | LabView | Experimental Control Software by BYU | Found in the appendix |
| CompareWDMmodes.m | MATLab | Analytical Software by BYU | Found in the appendix |
References
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