Diese Arbeit beschreibt die Herstellung und Charakterisierung von anisotropen Leaky-Mode-Modulatoren für holographisches Video.
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Methodenartikel
Charakterisierung von anisotroper Leaky-Modus Modulatoren für die Holovideo
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Holovideo-Displays basieren auf lichtbeugenden räumlichen Lichtmodulatoren. Ein solcher räumlicher Lichtmodulator ist der anisotrope Leaky-Mode-Modulator. Dieser Modulator eignet sich besonders gut für holografische Videoexperimente, da er relativ einfach und kostengünstig herzustellen ist1-3. Zu den weiteren Vorteilen von Leaky-Mode-Bauelementen gehören: große aggregierte Bandbreite, Polarisationstrennung des Signallichts vom Rauschen, große Winkelablenkung und Frequenzsteuerung der Farbe1. Um diese Vorteile zu realisieren, ist es notwendig, diese Bauelemente adäquat charakterisieren zu können, da ihr Betrieb stark von den Wellenleiter- und Wandlerparameternabhängt 4. Um die Modulatoren zu charakterisieren, verwenden die Autoren einen kommerziellen Prismenkoppler sowie eine kundenspezifische Charakterisierungsvorrichtung, um geführte Moden zu identifizieren, die Wellenleiterdicke zu berechnen und schließlich die Frequenzeingabe und den Winkelausgang der Bauelemente von Leaky-Mode-Modulatoren abzubilden. Diese Arbeit gibt eine detaillierte Beschreibung der Messung und Charakterisierung von Leaky-Mode-Modulatoren, die für holographische Vollfarbvideos geeignet sind.
Einleitung
Die meisten holographische Display-Technologien, wie pixelig Lichtventile sowie MEMS-Bauelemente und Volumenwelle akustisch-optische Modulatoren, sind zu komplex für eine breite Beteiligung an ihrer Entwicklung zu ermöglichen. Pixelated Modulatoren, insbesondere solche mit Filterschichten und aktiven hinteren Ebenen können Dutzende von Strukturierungsschritte erfordern bis 5 bauen und kann durch Auffächerung 6 begrenzt werden. Je größer die Anzahl der Strukturierungsschritte , je höher die Komplexität der Vorrichtung, und desto enger muss der Herstellungsprotokoll angemessen sein Gerät Ausbeute zu erreichen 7. Bulk-Wellen - akustoopti....
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Protokoll
1. Erste Vorbereitung
Hinweis: Beginnen Sie mit einer neuen X-Schnitt Lithiumniobat-Wafer. Es sollte auf der Oberfläche abgelagert mit nichts optischer Qualität, 1 mm dick, sauber sein, beidseitig poliert, und die Oberseite markiert.
- Verwendung eines Elektronenstrahlverdampfer oder äquivalente Maschine bei einem Vakuum von 50 μTorr, verdampfe 200 nm Aluminium auf dem Wafer bei 5 Å / sec. Um die vorgestellten Ergebnisse zu replizieren, positionieren Sie den Wafer Konstellation 65 cm über dem Aluminiumtiegel.
- Spin-on 30 Tropfen eines positiven Photoresists, wie beispielsweise AZ3330, bei 3000 Upm für 60 sec. Softbake die bei 90 ° C für 60 s....
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Ergebnisse
Die prinzipiellen Ergebnisse des Protokolls über der geführte Mode Messung vom kommerziellen Prismenkoppler in Abbildung 2, die einzelne Frequenz, raw Eingangs- / Ausgangsdaten gesammelt aus dem maßgeschneiderten Prismenkoppler in Figur gezeigt sind , 8 und die Mehrfarben Kurven in Abbildung 9 gezeigt. in den folgenden Abschnitten diskutieren wir die verwertbare Informationen von jedem dieser Ausgänge erzeugt.
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Diskussion
Das Design jedes Gerät verfügt über zwei wichtige Schritte, Protonenaustausch und die Entwicklung des LOR. Der beiden bestimmt Protonenaustauschzeit, die Tiefe des Wellenleiters, was wiederum die Anzahl der geführten leaky Zustandsübergänge bestimmt, die steuerbare Frequenzbandbreite, und jedes Schlüsselkonstruktionsparameter für jede Farbe des Lichts. Zwei geführte Moden in rot gewünscht wird. Wenn mehr existieren dann wird die Bandbreite geopfert. Wenn weniger exist dann geführt keine undichte Modus Übergang gewährlei.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Danksagungen
Die Autoren danken finanzielle Unterstützung von Air Force Research Laboratory Vertrag FA8650-14-C-6571 und von DAQRI LLC.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| X-Cut Lithium Niobate | Gooch und Housego | 99-00630-01 | Lithium Niobate 3″ Durchmesser X-CUT Wafer 1 mm Polish/ |
| Polish Positive Photo Resist 1 | EMD Performance Materials | AZ 3330 F Photoresist | Wird bei der Erstellung der Protonenaustauschmaske |
| verwendet Photoresist Entwickler | EMD Performance Materials | AZ MIF 300 | Entwickelt AZ3330 und LOR 3A |
| Aluminium | International Advanced Materials | AL13 | 99,999 % |
| reines Aluminium | Ätzen | Typ A Aluminium Ätzmittel | |
| Benzoesäure | Sigma Aldrich | 109479-500G | 99% reines |
| Aceton | Fisher Chemical | UN1009 | |
| IPA | Fisher Chemical | UN1219 | 99,5% reiner Isopropylalkohol |
| Saurer Piranha Etch | Cyantek Corperation | Nanostrip | |
| Under Layer Resist | Micro Chem | LOR 3A | Untere Schicht verwendet für Abheben |
| Positiver Fotolack | Micro Chem | 950 PMMA A9 | Deckschicht für den Abheben |
| Anisol | Micro Chem | Ein dünneres | |
| leitfähiges Polymer wässrige Lösung | Mitsubishi Rayon Company | AquaSAVE | |
| MIBK (4-Methyl-2-pentanon) | Sigma Aldrich | 360511 | entwickelt PMMA |
| NMP (1-Methyl-2-pyrrolidon) | Sigma Aldrich | 328634 | Wird für |
| den E-Beam-Verdampfer zum Abheben verwendet | Denton Vakuum | Integrität 20 | Jede gleichwertige Ausrüstung wäre ausreichend. |
| Dünnschichtspinner | Laurell Technologies Corporation | WS-400A-6NPP-LITE | Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. |
| Masken-Aligner | Karl Süss Amerika Inc. | MA 150 CC | Jede gleichwertige Ausstattung würde ausreichen. |
| Automatische Würfelsäge | Disco Corperation | Disco Dad 320 | Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. |
| Muffelofen | Thermo Scientific | FB1415M | Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. |
| Elektronenmikroskop | FEI | XL30 ESEM | Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. |
| Dörrschrank | Lab-Line Instruments | Ultra-Clean 100 Elektronikartikel (3497M-3) | Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. |
| Heizplatte | Thermo Scientific | SP131325 | Jede gleichwertige Ausrüstung wäre ausreichend. |
| Poliermaschine | Ultra Tec Mfg., Inc. | Ultrapol Ende & Kantenpolierer | Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. |
| Klasse IIIb 12 V RBG Laser: Wellenlängen (nm): 638, 532 und 445 | Gebraucht gekauft. Wahrscheinlich von einem Laserprojektor gezogen. Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. | ||
| Signalgenerator | Agilent | 8648D | Jetzt bei Keysight zu finden. Obsolet. Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. Benötigter Frequenz-Sweep 9 kHz-1.000 MHz. |
| Signalverstärker | Mini-Schaltungen | TB-17 | Nur notwendig, um die Einschränkungen des Signalgenerators zu überwinden. |
| Leistungsmesser Controller | ThorLabs | PM100D | Mit Leistungsmesser Modell S130C. Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. Erforderliche Empfindlichkeit 500 Kriegsgefangener. |
| Linearantriebssteuerung | Newport | ESP7000 | Mit Linearantrieb Modell MFN25PP. Jede gleichwertige Ausrüstung würde ausreichen. Benötigt 0,1 mm Genauigkeit. |
| AutomatisierteDeviceCharacterization.vi | LabView | Experimental Control Software von BYU | Zu finden im Anhang |
| CompareWDMmodes.m | MATLab | Analytical Software von BYU | Zu finden im Anhang |
Referenzen
- Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V., Barabas, J., Jolly, S. Anisotropic leaky-mode modulator for holographic video displays. Nature. 498 (7454), 313-317 (2013).
- Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V. Holographic video display based on guided-wave acousto-optic devices. Proc. SPIE. ....
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Nachdrucke und Genehmigungen
