הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

אפיון אניזוטרופי הרותחת מצב מאפננים עבור Holovideo

7.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/53889

⸱

19 במרץ 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Electrical Engineering, Brigham Young University

במאמר זה

סיכום

עבודה זו מתארת ייצור ואפיון של מאפנני מצב דולף אנזוטרופיים עבור וידאו הולוגרפי.

תקציר

תצוגות Holovideo מבוססות על מאפנני אור מרחביים מכופפי אור. מודולטור אור מרחבי אחד כזה הוא מודולטור מצב דליפה אנזוטרופי. מאפנן זה מתאים במיוחד לניסויי וידאו הולוגרפיים מכיוון שהוא פשוט יחסית וזול לייצר1-3. כמה יתרונות נוספים של התקני מצב דולף כוללים: רוחב פס מצטבר גדול, קיטוב הפרדת אור האות מרעש, סטייה זוויתית גדולה ובקרת תדרים של צבע1. על מנת לממש את היתרונות הללו, יש צורך להיות מסוגל לאפיין כראוי מכשירים אלה מכיוון שפעולתם תלויה מאוד בפרמטרים של מוליך גל ומתמר4. כדי לאפיין את המודולטורים, המחברים משתמשים במצמד פריזמה מסחרי כמו גם במנגנון אפיון מותאם אישית כדי לזהות מצבים מודרכים, לחשב את עובי מוליך הגל ולבסוף כדי למפות את כניסת התדר והפלט הזוויתי של המכשיר של מאפנני מצב דולף. עבודה זו נותנת תיאור מפורט של המדידה והאפיון של מאפנני מצב דולף המתאימים לווידאו הולוגרפי בצבע מלא.

מבוא

רוב טכנולוגיות תצוגה הולוגרפית, כגון שסתומי אור pixelated כמו גם התקני MEMS וגל בתפזורת מאפנני acousto האופטי, הן מורכבות מכדי לאפשר השתתפות רחבה בהתפתחותם. מאפנני pixelated, במיוחד אלו עם שכבות מסנן ומטוסים בחזרה פעילים עשויים לדרוש עשרות צעדי דפוסים לבנות 5 עשויים להיות מוגבלים על ידי אוהד-אאוט 6. ככל שמספר של דפוסי שלבים גבוהים יותר את המורכבות המכשירות, ואת דוק פרוטוקול הייצור חייב להיות על מנת להשיג תשואת מכשיר סבירה 7. מאפנני acousto האופטי גורף-גל לא להשאיל את עצמם רקיק תהליכים המבוססים 8,9. מאפננים דולף מצב אניזוטרופי, לעומת זאת, דורשים רק שני צעדי דפוסים לפברק ולנצל טכניקות microfabrication סטנדרטיות יחסית 10,11. גברת הנגישות של תהליכים אלה מאפשרת כל מוסד עם מתקני ייצור צנועים להשתתף בפיתוח של hטכנולוגיית תצוגת וידאו olographic 12.

הפשטות של ייצור מכשיר יכולה להיות מתעתעת, לעומת זאת, כמו על התפקוד התקין של ההתקן תלוי מאוד על בגלבו אשר חייב להימדד בזהירות מותאמת כדי להשיג את מאפייני מכשיר הרצויים. לדוגמא, אם מוליך הגל הוא עמוק מדי, את רוחב הפס המבצעי של המכשיר ייסגר 13. אם מדריך הגל הוא רדוד מדי, ייתכן שהמכשיר לא עובד לתאורת אדום. אם מוליך הגל הוא מרותק זמן רב מדי, את הצורה של פרופיל העומק של מוליך הגל תהיה מעוותת, ואת המעברים האדומים, ירוק וכחול לא יכולים לשבת סמוכים בתחום התדר 14. בעבודה זו המחברים מציגים את הכלים והטכניקות לבצע אפיון זה.

אפנן המצב הדולף מורכב פרוטון החליף מוליך גל indiffused על פני השטח של פיזואלקטריים, X-לחתוך מצע niobate ליתיום 15,16. בקצה אחדשל מוליך הגל הוא מתמר interdigital אלומיניום, ראה איור 1. אור מוחדר מוליך הגל באמצעות מצמד פריזמה 17. מתמר מכן משיקה משטח גלים אקוסטיים אשר אינטראקציה contralinearly עם אור מוליך גל לאורך ציר ה- y. זוגות אינטראקציה זו הנחתת אור למצב דולף אשר דולף החוצה של מוליך הגל לתוך בתפזורת ולבסוף יוצא המצע מהקצה להתמודד 18,19. אינטראקציה זו גם מסובבת את הקיטוב מן האור מודרך מקוטב TE כדי TM מקוטב אור במצב דולף. דפוס גל אקוסטי השטח הוא הולוגרמה, וזה מסוגל סריקה בעיצוב אור הפלט כדי ליצור תמונה הולוגרפית.

מוליך הגל נוצר על ידי חילופי פרוטון. ראשית, אלומיניום מופקד על פני המצע. ואז האלומיניום הוא בדוגמת צילום lithographically וחרוטים לחשוף אזורים של המצע היכולת להפוך לערוץ מוליך גל. האלומיניום נותר משמש קשהמסכה. המצע הוא שקוע בתוך להמס של חומצה בנזואית משנה מדד השטח באזורים החשופים. המכשיר מוסר, ניקה מרותק בתוך תנורי מופל. העומק הסופי של מוליך הגל קובע את מספר מעברי מצב הדולפים. עומק מוליך הגל גם מקובע את התדירות של כל מעברים מודרכים אל מצב עבור כל צבע 4.

מתמר האלומיניום נוצרים על ידי שיגור. לאחר בגלבו נוצרות, אלקטרוני קרן להתנגד הוא הסתובב על גבי המצע. מתמר interdigital הוא בדוגמת עם אלומת אלקטרונים כדי ליצור מתמר צייצה נועד לענות על הלהקה 200 מגה-הרץ אחראית על בקרת צבע בהתקנים מוליך גל. תקופת אצבע נקבעת על ידי Λƒ = v שם, Λ, היא התקופה אצבע, v, היא מהירות הקול ב המצע, ƒ, הוא תדר רדיו (RF). המתמר יהיה עכבה שחייבת להתקיים כדי 75 אוהם עבור תפעול יעיל 20.

מודרך לאינטראקציה מצב דולפים מתרחשת בתדרים שונים עבור אורכי גל שונים של אור תאורה וכתוצאה מכך אדום, ירוק, וכחול בהיר ניתן לשלוט בתחום התדר. תבנית גל המשטח אקוסטי מופקת על ידי אות RF נשלחה מתמר interdigital. ה- RF של אות קלט לתרגם תדרים מרחביים על דפוס גל אקוסטי השטח. מוליך גל יכול להיות מפוברק כך אותות בתדר נמוך לשלוט לטאטא זוויתי משרעת של אור אדום אך התדרים באמצע לשלוט באור ירוק תדרים גבוהים לשלוט באור כחול. המחברים זיהו סט של פרמטרים מוליכים גל המאפשרים כל השלוש אינטראקציות אלה להיות נפרדים ובצמוד בתחום התדר כך כל שלושת הצבעים ניתן לשלוט עם אות אחת 200 MHz, אשר הוא רוחב הפס המקסימאלי של יחידות עיבוד גרפיקת סחורות ( GPUs).

על ידי התאמת רוחב הפס של ערוץ GPUלזה של אפנן מצב דולף, המערכת הופכת מקבילה לחלוטין ניתן להרחבה. על ידי הוספת זוגות מתאימות רוחב פס של GPUs וערוצים אפננו מצב דולפים, אפשר לבנות מציג הולוגרפית של גודל שרירותי.

לאחר שהמכשיר נוצר, זה מאופיין בקפידה על מנת לוודא כי תדרי מעבר מצב מודרך אל הדולף מתאימים בקרת תדר של צבע. ראשית, את המיקום של המצב המודרך נקבע על ידי מצמד פריזמה מסחרי לאשר כי המוליך הגל יש את העומק המתאים ואת המספר הנכון של מצב מודרך. ואז, לאחר מכשירים מורכבים וארוזים, הם ממוקמים בתוך מצמד פריזמה מנהג הממפה את תדרי קלט של האור הפלט הסרוק. כתוצאת הנתונים נותנים את תגובת תדר הקלט ותגובת הפלט זוויתי עבור אור אדום, ירוק וכחול עבור המכשיר להיבדק. אם ההתקן כבר מפוברק כראוי, תגובת קלט המכשיר תופרדתדירות תגובת הפלט תהיה חופפי זווית. כאשר זה הוא אשר, המכשיר מוכן לשימוש צג וידאו הולוגרפי.

המדידות הראשונות תתקיימנה לפני שהמכשיר כבר ארוזים. עומק מוליך הגל נקבע על ידי מצמד פריזמה מסחרי. ניתן להשיג זאת רק עם גל תאורה אחד (בדרך כלל 632 ננומטר אדום) אך המחברים שינית מצמד פריזמה מסחרי שלהם כדי לאפשר לו לאסוף מידע מצב עבור אור אדום, ירוק וכחול. לאחר אריזה, המכשיר עובר מדידה שנייה מצמד פריזמה מנהג אשר רשום אור פלט מוסח כפונקציה של RF קלט. תיאור מפורט של מדידות אלה כדלקמן. צעדי ייצור הם גם נתונים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. הכנה ראשונית

הערה: התחל עם רקיק niobate ליתיום חדש X-משמעי. זה צריך להיות כיתה אופטית, 1 מ"מ עובי, נקיה, בלי שום דבר שהופקד על פני השטח, שני הצדדים מלוטשים, והצד העליון מסומן.

  1. באמצעות מכונת אלקטרונים Beam המאייד או שווה ערך בכל ואקום של 50 μTorr, להתאדות 200 ננומטר של אלומיניום על פרוסות סיליקון ב 5 / sec. כדי לשכפל את התוצאות המוצגות, למקם את כוכבי רקיק 65 סנטימטרים מעל כור היתוך האלומיניום.
  2. ספין על 30 טיפות של תמונה חיובית להתנגד, כגון AZ3330, ב 3000 סל"ד במשך 60 שניות. Softbake להתנגד ב -90 מעלות צלזיוס למשך 60 שניות. הערה: לקבלת תיאור מפורט של המכניקה של סרטי פולימרי ספינינג לראות את העבודה על ידי CJ לורנס 21.
  3. באמצעות המסכה הנכונה, כגון קובץ "מסכת 1. Mask.dxf Exchange פרוטון" ספק בנספח, לחשוף את פרוסות סיליקון באמצעות aligner מסכה עם נורת כספית 350 W או שווה ערך ל -10 שניות לפי specificati מכוניתלפיירפוקס. ודא הפרוסות מיושרות כך בגלבו מקביל לציר ה- y.
  4. לפתח את כוח עמידתו מפתח photoresist חיובי עבור 60 שניות. קשה לאפות את רקיק עבור 60 שניות ב 110 מעלות צלזיוס. Etch משם האלומיניום חשוף לחלוטין על ידי והשקיע אותה ל -2 דקות בתוך לחרוט אלומיניום פתרון 1 L מחומם ל -50 מעלות צלזיוס.
    זהירות: לחרוט אלומיניום הוא רעיל, מאכל מזיקים. ראה MSDS עבור טיפול הולם ואחסון של החומר הכימי. יש להשתמש בציוד מגן אישי מתאים חומצה בעת הטיפול כימי זה.
  5. הסר את המסכה photoresist עם שטיפה של אצטון ואחריו אלכוהול איזופרופיל (IPA).
  6. באמצעות 0.016 ב. להב יהלום עבה עם עומק חשיפה של 0.165 ב. על חיתוך אוטומטי רואה, לחתוך את הפרוסות לתוך 10 x 15 מ"מ 2 מכשירים עם מקבילי ממד הארוכים לצייר y.
    הערה: הלהב לא לחתוך את כל הדרך דרך המצע. כדי להפריד כל התקן, פשוט להדגיש כל חתך שבצע מסור החיתוך. כל 10 x 1המכשיר 5 מ"מ 2 בנפרד יהיה לעבור את השלבים הנותרים של הפרוטוקול.

2. פרוטון Exchange

  1. הוסף התקן בודד במבחנה עם קרקע חור קטנה לתוך התחתון כדי לאפשר אינטראקציה בין ההתקן לבין כל האמבטיות הנוזליות.
  2. Proton חליפין מכשיר ידי טבילה אותו להמס L 1 של 99% חומצה בנזואית טהורה ב 240 מעלות צלזיוס. השתמש זמן טבילה של 10 דקות ו -10 שניות על מנת להשיג את עומק היעד של 0.4504 מיקרומטר.
    שים לב: בפעם טבילה חילופי פרוטון מוכתב על ידי מקדם הדיפוזיה, D, אשר עבור להמיס של המחברים הוא כרגע D = 0.2993. שעת הטבילה חילופית הפרוטון מחושבת לפי היחס T = ד 2 / (4 D). במשוואה הזאת, T הוא זמן חליפי שעות, ד הוא העומק המוליך גל מיקרון, ו- D הוא מקדם הדיפוזיה. לתיאור מפורט של המכניקה של חילופי פרוטון לראות את העבודה על ידי JL Jackel 15.
  3. הסר את ההתקן להתקרר למשך 5 דקות או עד קריר למגע. נקה את שאריות חומצת בנזואית עם שטיפה של אצטון אז IPA.

3. לחשל

  1. הוסף את מכשיר מבחנה רגילה לעטוף את הצינור בנייר אלומיניום. מניחים את הצינור בתוך תנורי מופל במשך 45 דקות ב 375 מעלות. הסר את ההתקן להתקרר למשך 5 דקות או עד קריר למגע.

4. נקיים

  1. נקה את מסכת האלומיניום מהמכשיר באמצעות לחרוט אלומיניום למשך 2 דקות בערך על 50 מעלות צלזיוס. נקה את המכשיר לחרוט פיראניה חומצי כדי להסיר כל שאריות אורגניות.
    זהירות: לחרוט פיראניה חומציים היא רעילה, מאכל מזיקים. ראה MSDS לטיפול ואחסון נכונים של הכימיקלים האלה. יש להשתמש בציוד מגן אישי מתאים חומצה בעת טיפול הכימיקלים האלה.
  2. יש לשטוף את המכשיר אצטון, אז IPA, ויבש עם חנקן דחוס.

5. מדידות עבור גל

  1. שימוש בכל קנה מידה מנתח מוליך גל מסחרי המאפיינים של הפרוטון החליפו מוליך גל.
    הערה: מכשיר טוב יהיה 2 מצבים מודרכים באמצעות ליזר 633 ננומטר. ראה איור 2 למשל של תוצאות רצויות. אם המכשיר יציג יותר משני מצבים מודרכים לתאורת אדום אז בפעם החליפין בשלב 2.2 צריכה להיות מופחתת. כמו כן אם המכשיר יציג פחות משני מצבים מודרכים בפעם החליפין צריכה להיות מוגברת.

6. הוסיפו להתנגד

  1. ספין על 4 טיפות של Lift Off להתנגד (LOR) ב 3000 סל"ד במשך 60 שניות ולאחר מכן אופים ב 200 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. סר ואפשר למכשיר להתקרר במשך 5 דקות או עד קריר למגע. ספין על 4 טיפות של 3: 1 פתרון של methacrylate polymethyl (PMMA) ו Anisole ב 3000 סל"ד במשך 60 שניות ולאחר מכן אופים ב 150 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות.
  2. סר ואפשר למכשיר להתקרר במשך 5 דקות או עד קריר למגע. ספין על 2 טיפות של פולימר מוליך ב 1000 סל"ד במשך60 שניות, ואז לסובב ב -6,000 סל"ד במשך 4 שניות כדי להסיר כל עודף.

7. תבנית

  1. שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים משופר עם שמיכת קורה כדי לאפשר כתיבה או מכונית שווה לחשוף את המכשיר.
    1. תחת ואקום של 50 μTorr, לחשוף את שכבת מוליך אלומת אלקטרונים עם מינון שטח של 30 μC / 2 סנטימטר שסורק את הדפוס של מתמרי interdigital. כדי לשכפל את התוצאות להשתמש נוכחי קרן מדודה של 410 Pa.
    2. כתוב את תבנית מקובץ .dxf או שווה ערך על מיקרוסקופ אלקטרונים לפי מפרטים המכונה.
      הערה: לקבלת תיאור מפורט של התהליך ליתוגרפיה E-Beam לראות את העבודה שנעשתה על ידי RE Fontana 22.

8. פיתוח

  1. הסר את שכבת מוליך על ידי שטיפת המכשיר זרם רציף של מים ללא יונים עבור 5sec. הסר את PMMA נחשף על ידי טבילה את המכשיר לתוך 1: 3 פתרון של מתיל isobutyקיטון l (MIBK) ו IPA במשך 45 שניות.
    1. מוציאים 1: פתרון 3 של MIBK: IPA ולשטוף עם IPA במשך 5 שניות. לייבש את המכשיר עם חנקן דחוס.
  2. חזור על שלבים 8.1-8.1.1 הפרטים הדרושים על מנת לפתח את PMMA מלא.
    הערה: עם זאת לחשוף את המכשיר הפתרון של MIBK: IPA במרווחים 5sec בלבד. פיתוח מלא צריך לחשוף את LOR מתחת PMMA והוא יכול להיות מזוהה על ידי צבע אחיד לאורך כל שטחה הבנוי מוקף בקצוות ובפינות פריכים.
    הערה: מעל הפיתוח של PMMA מוביל התפרצות תכונה קטנה יכול למחוק את האצבעות מתמרים interdigital לחלוטין לעזוב בלוק מפותח גדול יחיד. כמו כן בפיתוח משאיר שאריות לא אחידה כי יקטין את האפקטיביות של תהליך השיגור העוקב.
  3. הסר LOR באזור חשוף על ידי טבילה את המכשיר לתוך 1: 1 פתרון של מפתח מתאים ומי deionized במשך 25 שניות. מוציאי 1: 1 הפתרון של appropriatמפתח דואר ומי deionized. לשטוף עם IPA במשך 5 שניות.
    1. יבש עם חנקן דחוס. חזור על שלבים 8.3 לפי הצורך לפתח את LOR מלא.
      הערה: עם זאת לחשוף את מכשיר הפתרון של מפתח מתאים ומי deionized ב 2 במרווחים שניים בלבד. פיתוח מלא צריך לחשוף את פני השטח של המצע מתחת LOR. זה יכול להיות מזוהה על ידי צבע אחיד ולבן ברחבי שטחה הבנוי תוך שמירה בקצוות ובפינות פריכים. אי לפתח את LOR כראוי מוביל גם הבעיות שנדונו 8.2.3.1. ראה איור 3 עבור תהליך פיתוח LOR למשל.
      הערה: מעבר יחס נמוך יותר של מפתח מתאים למי deionized כגון 1: 2 או 1: 3 מועילים כהתקן מתקרב פיתוח מלא כדי לאפשר את התווים העדינים לפתח בלי לפוצץ את המכשיר. עם זאת, זה לא יתרון להתחיל עם מינונים אלה עם עליית זמן הכולל ואף עולה על הזמן האופטימלי של develאופר.

9. אלומיניום הפקדה

  1. באמצעות מכונת אלקטרונים Beam המאייד או שווה ערך בכל ואקום של 50 μTorr, להתאדות 200 ננומטר של אלומיניום על פרוסות סיליקון ב 5 / sec.

10. Liftoff אלומיניום

  1. למלא צלחת זכוכית גדולה עם 750 מיליליטר מים על פלטה חשמלית על 90 מעלות צלזיוס. הכנס חיץ פלסטיק לתוך קערת המים. במיכל זכוכית קטן נפרד להטביע את המכשיר פתרון 100 מ"ל של N -methyl-2-pyrrolidone (NMP).
  2. מניח את המכל של פתרון NMP המכיל את המכשיר על חיץ הפלסטיק להבטיח כי מפלס המים לא יעלה על הגובה של המכל של NMP. מכסה את הסיר ולתת לשבת 3 עד 4 שעות או עד שיגור אלומיניום הושלם. הסר את ההתקן מתוך NMP.
    הערה: זהו יתרון לנקות חלקים גדולים של אלומיניום מהמכשיר לפני הסרתו מהאמבטיה NMP. עושה זאת על ידי בעזרת פיפטה מלא NMP כדי להתיז את המכשירd לדפוק כל נתחים גדולים נותרים של אלומיניום לא רצוי.
  3. יש לשטוף את המכשיר IPA ויבש עם חנקן דחוס. תחת מיקרוסקופ, ודא השיגור כי היא מלאה. אם אלומיניום שיורית רצוי נשאר, להרטיב את המכשיר עם אצטון בעדינות מאוד לצחצח עם ספוגית cleanroom מצופית אצטון להסיר.
  4. לשטוף IPA ויבש עם חנקן דחוס, ולבדוק מתחת למיקרוסקופ. חזור על 10.3 ו -10.4 לפי הצורך.

11. פולנית אחרית

  1. מעיל המכשיר סרט מגן כגון שכבה של photoresist חיובי. הצמד את המכשיר כך בסוף עם המתמרים חשופים פוליש. בעזרת הליכי ליטוש נכונים 23, לאט למרק את בסופו של המכשיר כדי חספוס פני שטח של פחות מ -100 ננומטר, כך שאף ליקויים במשטח להפריע האור יוצא המכשיר.
  2. הסר את ההתקן מתוך המהדק ולנקות את הסרט המגן. אם photoresist שמש סרט מגן, נדיבלשטוף אצטון ולאחר מכן IPA תסיר אותו. לייבש את המדגם לפי הצורך עם חנקן דחוס.

12. הר על לוח בריחה

  1. אם כל הרכבה נדרשה עבור לוח פריצת RF, להרכיב את לוח הפריצה על פי המפרט שלו.
  2. לבנות, מתוך שקופיות זכוכית, פלטפורמת הרכבה להחזיק בתקיפות גם את לוח פריצת RF וההתקן. הערה: פלטפורמת ההרכבה בנויה בצורת ח 'מתוך שלוש שקופיות זכוכית: אחד 75 x 50 x 1 מ"מ 3 ושני 75 x 25 x 1 מ"מ 3.
    1. מניח חרוז נדיב של דבק מגע על הרביעי השמאלי ביותר של השקופית הגדולה. מניח באחד השקפים הקטנים מעל החרוז של דבק מגע, כך הקצה השמאלי ביותר ואת הקצה התחתון להתיישר עם קצוות המקבילים בשקופית הגדולה.
    2. החל משרד ובלחץ שווה שתי השקופיות עד הערכות הדבקות מגע, כ -15 שניות. חזור על התהליך עבור הרביעי הימני של השקופית הגדולה.
  3. הר דevice לחלק העליון של הפלטפורמה גובר עם דבק דו-צדדי. ודא שהקצה של הסככות המכשירות סוף הפלטפורמה הגובר כך פלטפורמת ההרכבה לא להפריע אור יציאה בסופו של המכשיר.
  4. הר לוח פריצת RF לפלטפורמה הגוברת כך שזה לא בנתיב הקרן של האור יוצא המכשיר. דרך פשוטה לעשות זאת היא להעלות את לוח הפריצה עם קלטת עבה כך בתחתית לוח הפריצה היא מעל החלק העליון של המכשיר.
  5. קשר חוט הרפידות במכשיר למקומות שלהם על לוח פריצת RF. השתמש משרן סדרה 27 nH כדי העכבה להתאים כל מתמר לכניסות לוח הפריצה.

13. פריזמה זיווגים

  1. בחר פריזמה רוטיל לזוג אור לתוך המכשיר. הקיטוב של האור (Electric רוחבי) צריך להיות מקביל לציר האופטי של רוטיל לציר האופטי (Z ציר) של niobate ליתיום X-משמעית.
  2. t הנקי הוא פנה משטחים הן של המכשיר לבין פריזמה ביסודיות עם IPA. מקם את הפריזמה כך שהוא מרוכז בערוץ להיבדק.
  3. לחץ על החלקה התחתונה של הפריזמה בתקיפות נגד העליון של המכשיר עם מנגנון הידוק. הערה: אל תהדק לחץ מופרז כמו ייסדק המצע ולהזיק הפריזמה הצימוד.
  4. אם יצליח, להתבונן כתם רטוב יופיע.
    הערה: כתם רטוב הוא אזור של השתקפות פנימית מוחלטת מתוסכלת על הממשק בין פריזמה לבין המדגם. דוגמא צימוד פריזמה נאותה ראה איור 4.

14. הר במנגנון האפיון

  1. הר המכשיר על הפלטפורמה המסתובבת של מנגנון אפיון צבע חלוקת תדר עבור מאפנני אור במצב דולפים איזוטרופי דנו על ידי א Henrie 4.
    הערה: סכמטי של מנגנון האפיון מסופק באיור 5.

"Jove_title"> 15. יישר במנגנון האפיון

  1. הפעל את הלייזר. כדי לשכפל את התוצאות המוצגות השימוש בנייר זה 5 V עבור 638 ננומטר, 5.5 V עבור 532 ננומטר, ו -6.5 V עבור 445 ננומטר.
  2. להחליש את הקרן עד עוצמת האור המפוזר היא נוחה לעין. בדוק את הקיטוב לייזר.
    1. מניח מקטב בנתיב הקרן לאחר לוחית הגל חצי כך שחוסם אותו אופקי אור מקוטב. סובב את לוחית גל חצי להשיג הנחתה מקסימלית של אור לייזר. הסר את המקטב.
  3. באופן ידני לסובב את הפלטפורמה כך שזווית בין לייזר לבין המשטח העליון של המכשיר מוגדר זווית הכניסה הנכונה.
    הערה: את הזווית הנכונה ניתן למצוא בטבלת 1 על פי אורך גל הבדיקות הרצוי ומצב.
  4. יישר פריזמה באמצעות בשלבים תרגום ליניארי כאשר נקודת המוקד של הלייזר עובר דרך הפינה 90 ° של פריזמה. הערה: SC ליזר מוגברatter שנגרם בפינת פריזמה ניתן לראות לפעמים.
    1. בשלב זה, אור צריך להיות צימוד לתוך המכשיר אשר ניתן לאמת באמצעות פס המאפיין של אור הנגרם על ידי הפיזור של מוליך הגל או על ידי הקווים במצב מאפיין יוצאים בסופו של המכשיר 24 (ראה איור 6).
      הערה: אם באמצעות קווי במצב לאמת צימוד, כדאי להסיר את מד הכוח מדרך הקורה. במקום להכניס אובייקט פיזור אחיד, כגון גיליון נייר לבן, לתוך נתיב הקרן.
    2. אם אין צימוד מזוהה, לאט לסובב את המכשיר תוך שמירה על קצה צימוד של הפריזמה בנקודת המוקד של לייזר. אם לאחר סיבוב חמש מעלות בכל כיוון לא צימוד ניתן לאתר, הסר את ההתקן מתוך פלטפורמה מסתובבת, להסיר את הפריזמה ולחזור לשלב 13.
  5. לאחר צימוד מזוהה, לכוונן את שלבי פלטפורמה ותרגום ליניארי הסיבוב כדי מקסימייז הצימוד של האור.

16. צרף את קלט RF ויצורף ההתקן

  1. החלף את מד הכוח שהוסר במהלך יישור. בנוסף, הסר כל החסימות בנתיב קרן לשמש למטרות יישור.
  2. צרף קלט RF ללוח הפריצה המכשיר ולהדליק את מחולל אותות RF. ודא המגבר הוא מופעל. הערה: כדי להגן על המכשיר מפני שחיקה, הכוח החשמלי של האות לכת המכשיר לא יעלה על 1 W.
  3. סר הנחתה המשמשת בטיחות במהלך יישור. הליזר הוא כעת ברמות הכח האופטיות המשמשות לבדיקה. עטוף את המערכת כולה תיבה לבודד אופטי.

17. הפעל את תכנית הבדיקות מסופקת

  1. השג מנהל ציוד מעבדה כדי להפעיל את מכשיר האפיון, כגון AutomatedDeviceCharacterization.vi קובץ LabView הניתן בנספח.
  2. הכנס את כל הפרמטרים המשתמשים לתוך sof הבדיקותtware במחשב השליטה. הערה: איור 7 מסופק עבור אלו המשתמשים בקובץ ביקורת הניסוי סיפק. הוא מציין עם תיבה צהובה השדות יש לעדכן לפני כל בדיקה אוטומטית מנוהלים על מנת התכנית אנליטית הניתנת להפעיל כראוי בשלב 19.
    1. כדי לשכפל את התוצאות מוצגות במאמר זה השתמש בפרמטרי הבדיקות הבאים: תדר ראשוני: 100 MHz, תדר סופי: 800 MHz, שלב תדירות: 10, מצב ההתחלתי קשוח: 0, עמדתו הסופית קשוחה: 25, ו שלבו תפקיד: 1. הפוך בטוח "פלט לקובץ" כפתור נלחץ.
  3. הפעל את תכנית הבדיקות.
    הערה: התוכנית סיפקה נוהג מד הכוח לאורך מסלול לינארי במרווחים המוגדרים על ידי המשתמש. בכל עמדת אות קלט RF הוא נסחפה דרך סדרה של תדרים נבחרו ומדידות חשמל נעשה. מדידה מתבצעת גם עם קלט RF בהגדרת התדירות הנמוכה ביותר שלה וכוח הפלט הנמוך ביותר אשר כבר הניסיוןly נקבע כשווה אי קליטת אותות 4. מדידות אלה בגרף אז בזמן אמת בתרשים אינטראקטיבי 3D.
    1. שים את קבצי פלט הארבעה: * config.csv מתאר את הניסוי, * data.csv מכיל קריאת הכח בכל תדר, * no_stim.csv מכיל קריאת רעש הרקע, * graph.jpeg מכיל עותק של הגרף על המשתמש הממשק של התוכנית כפי שהיה כאשר התוכנית הסתיימה. ראה איור 8.
  4. סעיפים חזרו 15-17 לכל אורך גל במצב TE1 המתואר בטבלת 1.

18. ניתוח פרופילי פלט התדירות זוויתית

  1. השג תוכנית ניתוח סטטיסטי או להוריד את קוד CompareWDMmodes.m Matlab שנקבע בנספח.
  2. בתיקייה (שם התוכנית נמצאת), צור תיקיית משנה, "מספר לדוגמא" להיכנס "מספר לדוגמא" לתוכנית הבדיקה. מספר המדגם הואמספר זיהוי המכשיר.
  3. בתיקיה זו, "מספר לדוגמא," ליצור שלוש תיקיות משנה. שם כל תיקיה כדלקמן, "מספר לדוגמא" _ "צבע" _M1_ "מתמר". השמות "נועז נטוי" הם ערכים נכנסו לתוך תכנית הבדיקות על ידי המשתמש. (למשל A16_BLUE_M1_T1, C5_RED_M1_T13, או D35_GREEN_M1_T18).
  4. לתוך כל אחת מתיקיות משנה, להעתיק את ארבעת קבצים שנוצרו על ידי תוכנת בדיקות המתכתבות עם כי אורך גל, במצב מסוים, מתמר.
  5. פתח את התכנית אנליטיים לשנות את המשתנים המוגדרים על ידי המשתמש בחלק העליון על מנת לשקף את קלט ערכים המוגדרים על ידי המשתמש לתוך תוכנת בדיקות.
    הערה: אם אתה משתמש בתכנית האנליטיות הניתנת לו, לבין הערכים המוגדרים על ידי המשתמש בתכנית הבדיקה הם "מספר לדוגמא" = A16, "מודרך מצב" = 1, "מתמר" = 1 הקוד אנליטית יהיה שונה לדברים הבאים:
    ; % משתנה המוגדר על ידי המשתמש
    = סדרה א ';
    מדגם = 16;
    = מצבים [1];
    מתמר = 'T1';
  6. הפעל את התוכנית אנליטי.
    הערה: אם אתה משתמש בקוד אנליטיים קבע, בין היתר הוא יוצר דמות המשווה את תגובת התדר מנורמל ואת התפוקה זוויתי עבור אור אדום, ירוק וכחול. קובץ זה יוצר ממוקם בתיקיית המשנה "מספר דוגמאות". ראה איור 9 עבור דוגמה של פלט.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

תוצאות העיקרון בפרוטוקול לעיל הנן מדד המצב המודרך יוצא מצמד פריזמה המסחרי שמוצג באיור 2, התדר היחיד, קלט גלם / נתוני תפוקה שנאספו מצמד פריזמה אישית שמוצגים באיור 8 ואת העקומות הססגוניות שמוצגות באיור 9. בפסקאות הבאות נדונו המידע לפעולה מיוצר על ידי כל אחד פלטים אלה.

מידע המצב המודרך שלוקט מצמד פריז...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

העיצוב של כל התקן יש שני שלבים קריטיים, חילופי פרוטון ופיתוח של שרה"ט. מבין השניים, הפעם חילופי פרוטון קובע את העומק של מוליך גל, אשר בתורו קובע את מספר מודרך מעברים מצב דולפים, את רוחב הפס תדירות לשליטה, וכל פרמטר העיצוב מפתח לכל צבע האור. שני מצבים מודרכים באדום הוא רצוי. אם יותר קיים אז רוחב הפס הוא הקריב. אם קיימת פחות אז לא מודרך המעבר מצב דולף מובטח. בצע את הפתק בשלב 2.2.1 לתקן פעמים חילוף פרוטון כדי להשיג את התוצאה הרצויה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

החוקרים אין לי מה לחשוף.

תודות

המחברים בתודה להכיר תמיכה כספית מחוזה חיל האוויר במעבדת מחקר FA8650-14-C-6571 וממנה DAQRI LLC.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
X-Cut ליתיום ניובטגוץ' ו-Housego99-00630-01ליתיום ניובט 3″ קוטר וופל X-CUT 1  מ"מ פולנית/פולנית
חיובית צילום התנגדות 1EMD חומרי ביצועיםAZ 3330 F Photoresistמשמש ביצירת מסכת חילופי הפרוטונים
מפתח Photoresist EMDPerformance MaterialsAZ MIF 300מפתח AZ3330 ו-LOR 3A
אלומיניוםבינלאומי חומרים מתקדמיםAL1399.999%
טהור אלומיניום תחריטטרנסןסוג A אלומיניום Etchant
חומצה בנזואיתSigma Aldrich109479-500G99%
טהור אצטוןפישר כימיUN1009
IPAפישר כימיUN121999.5% אלכוהול איזופרופיל טהור
חומצית תחריטCyantek CorperationNanostrip
מתחת לשכבה להתנגדמיקרו ChemLOR 3Aשכבה תחתונה המשמשת עבור liftoff
Positive Photo ResistMicro Chem950 PMMA A9שכבה עליונה המשמשת להמראה
AnisoleMicro Chemפולימר מוליך דק
חברת Mitsubishi RayonAquaSAVE
MIBK (4-methyl-2-pentanone)Sigma Aldrich360511מפתחת PMMA
NMP (1-methyl-2-pyrrolidone)Sigma Aldrich328634משמש
למאייד E-beam להמראה דנטון ואקום יושרה 20כל ציוד שווה ערך יספיק.
ספינר סרט דקLaurell Technologies CorporationWS-400A-6NPP-LITEכל ציוד שווה ערך יספיק.
מיישר מסכה קארל סוס אמריקה בע"מMA 150 סמ"קכל ציוד שווה ערך יספיק.
מסור חיתוך אוטומטי דיסקו קורפרציהדיסקו אבא 320כל ציוד שווה ערך יספיק.
תנור עמוםתרמו מדעיFB1415Mכל ציוד שווה ערך יספיק.
מיקרוסקופ אלקטרוניםFEIXL30 ESEMכל ציוד שווה ערך יספיק.
תנור התייבשותLab-Line Instruments אולטרה קלין 100  (3497M-3)כל ציוד שווה ערך יספיק.
פלטה חמהתרמו סיינטיפיקSP131325כל ציוד שווה ערך יספיק.
פולישאולטרה טק Mfg., Inc.אולטרפול אנד & מלטש קצוותכל ציוד שווה ערך יספיק.
מחלקה IIIb 12  לייזרים V RBG: אורכי גל (ננומטר): 638, 532 ו-445נקנו יד שנייה. כנראה נשלף ממקרן לייזר. כל ציוד שווה ערך יספיק.
מחולל אותותAgilent8648Dנמצא כעת ב-Keysight. מיושן. כל ציוד שווה ערך יספיק. דרוש טאטא תדרים 9 קילו-הרץ -1,000 מגה-הרץ.
מגבר אותותמיני מעגליםTB-17הכרחי רק כדי להתגבר על המגבלות של מחולל האותות.
בקר מד כוחThorLabsPM100Dעם מד כוח דגם S130C. כל ציוד שווה ערך יספיק. רגישות דרושה 500  pW.
בקר מפעיל ליניאריניופורטESP7000עם דגם מפעיל ליניארי MFN25PP. כל ציוד שווה ערך יספיק. דרוש 0.1  דיוק מ"מ.
AutomatedDeviceCharacterization.vi תוכנתבקרה ניסיונית LabView של BYUנמצאת בנספח
CompareWDMmodes.mMATLabתוכנה אנליטית של BYUנמצאת בנספח
פיראנה תמיסה מימית יותר

מקורות

  1. Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V., Barabas, J., Jolly, S. Anisotropic leaky-mode modulator for holographic video displays. Nature. 498 (7454), 313-317 (2013).
  2. Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V. Holographic video display based on guided-wave acousto-optic devices. Proc. SPIE. 6488, 64880L-64880L-7 (2007).
  3. Smalley, D. Holovideo on a stick: integrated optics for holographic video displays. , MIT. MASS. (2013).
  4. Henrie, A., Haymore, B., Smalley, D. Frequency division color characterization apparatus for anisotropic leaky mode light modulators. Rev Sci Instrum. 86 (2), (2015).
  5. Lawes, R. MEMS Cost Analysis: Basic Fabrication Processes. , Pan Stanford. Boca Raton. (2014).
  6. Pearson, E. Mems spatial light modulator for holographic displays. , (2001).
  7. Tabata, M. Risk and Mobility: A Case Study of the Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display Industry in East Asia. East Asian Science, Technology and Society. 9 (2), 151-166 (2015).
  8. Pape, D., Goutzoulis, A., Kulakov, S. Design and fabrication of acousto-optic devices. , Marcel Dekker. New York. (1994).
  9. Chang, I., Lee, S. Efficient Wideband Acuosto-Optic Bragg Cells. Ultrasonics Symposium. , 427-430 (1983).
  10. Proklov, V., Korablev, E. Multichannel waveguide devices using collinear acousto-optic interaction. Proc. SPIE. 1932, 298-311 (1993).
  11. Ito, K., Kawamoto, K. An optical deflector using collinear acoustooptic coupling fabricated on proton-exchanged LiNbO 3. Jpn. J. Appl. Phys. 37 (9R), 4858(1998).
  12. Smalley, D., Smithwick, Q., Barabas, J., Jolly, S., DellaSilva, C. Holovideo for everyone: a low-cost holovideo monitor. J Phys Conf Ser. 415 (1), 012055(2013).
  13. McClaughlin, S., Leach, C., Henrie, A., Smalley, D., Jolly, S., Bove, V. Frequency Division of Color for Holovideo Displays using Anisotropic Leaky Mode Couplers. Optical Society of America, 2015. , DM2A-2 (2015).
  14. McLaughlin, S., Leach, C., Henrie, A., Smalley, D. Optimized guided-to-leaky-mode device for graphics processing unit controlled frequency division of color. Appl. Opt. 54 (12), 3732-3736 (2015).
  15. Jackel, J., Rice, C., Veselka, J. Proton exchange for high-index waveguides in LiNbO3. Appl. Phys. Lett. 41 (7), 607-608 (1982).
  16. Wong, K. Properties of lithium niobate. , IET. London. (2002).
  17. Tien, P., Ulrich, R. Theory of prism-film coupler and thin-film light guides. JOSA. 60 (10), 1325-1337 (1970).
  18. Tsai, C. Guided-wave acousto-optics: interactions, devices, and applications. , Springer Science & Business Media. Heidelberg. (1990).
  19. Proklov, V., Korablev, E. Multichannel waveguide devices using collinear acousto-optic interaction. Proc. SPIE. 1932, 298-311 (1993).
  20. Li, R. Circuit Design. , John Wiley & Sons. Hoboken. (2012).
  21. Lawrence, C. The mechanics of spin coating of polymer films. Phys. Fluids. 31 (10), 2786-2795 (1988).
  22. Fontana, R., Katine, J., Rooks, M., Viswanathan, R., Lille, J., MacDonald, S., et al. E-beam writing: a next-generation lithography approach for thin-film head critical features. IEEE Trans. Magn. 38 (1), 95-100 (2002).
  23. Robertson, M. Substrate Surface Preparation Handbook. , (2011).
  24. Monneret, S., Flory, F., et al. M-lines technique: prism coupling measurement and discussion of accuracy for homogeneous waveguides. J Opt A-Pure Appl Op. 2 (3), 188(2000).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

prism
אפיון אניזוטרופי הרותחת מצב מאפננים עבור Holovideo
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.