Name: Caratterizzazione di anisotropi Leaky modalità modulatori per Holovideo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: Scopri la caratterizzazione di modulatori a modo leaky anisotropi per l'elettroolografia. Questo metodo mappa la risposta in frequenza all'output angolare, separando chiaramente le transizioni di modo guidato.

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Gli autori ringraziano il sostegno finanziario Air Force Research Laboratory contratto FA8650-14-C-6571 e da DAQRI LLC.

<ol><li>Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V., Barabas, J., Jolly, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+leaky-mode+modulator+for+holographic+video+displays%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Anisotropic leaky-mode modulator for holographic video displays.</a> Nature. 498 (7454), 313-317 (2013).</li>
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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

La progettazione di ogni dispositivo è dotato di due passaggi critici, scambio protonico e lo sviluppo della LOR. Dei due, tempo di scambio protonico determina la profondità della guida d&#39;onda, che a sua volta determina il numero di transizioni guidata perde modalità, la banda di frequenza controllabile, e ogni parametro di progetto chiave per ogni colore della luce. Due modi guidati in rosso è desiderato. Se esistono più quindi la larghezza di banda è sacrificato. Se meno esiste, non ha guidato la transizione di mo...

La maggior parte delle tecnologie di visualizzazione olografiche, come le valvole di luce pixelated così come i dispositivi MEMS e onda di massa modulatori acusto-ottica, sono troppo complessi per consentire un&#39;ampia partecipazione nel loro sviluppo. Modulatori Pixellato, in particolare quelli con strati filtranti e aerei schiena attivi possono richiedere decine di passaggi di patterning per costruire 5 e possono essere limitati da fan-out 6. Maggiore è il numero di patterning i passaggi più alto è il dispositivo di complessità, ed il più stretto il protocollo di fabbricazione deve essere quello di ottenere ragionevoli resa dispositivo 7. Bulk-onda modulatori acustico-ottico non si prestano a wafer processi basati 8,9. Anisotrope modulatori modalità che perde, tuttavia, richiedono solo due passi patterning per fabbricare e utilizzare tecniche di microfabbricazione relativamente standard di 10,11. L&#39;accessibilità di questi processi rendono possibile per qualsiasi istituzione con impianti di fabbricazione modesti di partecipare allo sviluppo di hDisplay tecnologia video olografica 12. La semplicità di fabbricazione di dispositivi può essere accattivante, tuttavia, come il corretto funzionamento dei dispositivi dipende fortemente guide d&#39;onda che deve essere accuratamente misurati e regolata per ottenere le caratteristiche desiderate del dispositivo. Ad esempio, se la guida d&#39;onda è troppo profonda, banda operativa del dispositivo verrà ridotto 13. Se la guida d&#39;onda è troppo poco profonda, il dispositivo potrebbe non funzionare per illuminazione rossa. Se la guida d&#39;onda viene ricotto troppo lungo, la forma del profilo di profondità della guida d&#39;onda sarà distorto, e le transizioni rosso, verde e blu non può sedersi adiacente nel dominio della frequenza 14. In questo lavoro gli autori presentano gli strumenti e le tecniche per eseguire questa caratterizzazione. La modalità modulatore leaky costituito da un protone scambiata guida d&#39;onda indiffused sulla superficie di un piezoelettrico, x-cut niobato di litio substrato 15,16. Ad un&#39;estremitàdella guida d&#39;onda è un trasduttore interdigitale alluminio, vedi Figura 1. La luce viene introdotto nella guida d&#39;onda utilizzando un prisma accoppiatore 17. Il trasduttore poi lancia superficie onde acustiche che interagiscono contralinearly con luce di guida d&#39;onda lungo l&#39;asse y. Questa interazione coppie guidate luce in un modo che perde, che trapela della guida d&#39;onda in massa e, infine, esce il substrato dal bordo affrontano 18,19. Questa interazione ruota anche la polarizzazione da TE luce polarizzata guidata a TM luce polarizzata modo che perde. Il modello onda acustica di superficie è l&#39;ologramma, ed è in grado di acquisire e modellare la luce di uscita per formare una immagine olografica. La guida d&#39;onda è creato da scambio protonico. Innanzitutto, l&#39;alluminio viene depositato sul substrato. Poi l&#39;alluminio è modellato foto-litografica e inciso per esporre regioni del substrato di diventare canali guida d&#39;onda. L&#39;alluminio restante agisce come un hardmaschera. Il substrato viene immerso in una colata di acido benzoico che altera l&#39;indice superficiale nelle regioni esposte. Il dispositivo viene rimosso, pulito e ricotto in forno a muffola. La profondità finale della guida d&#39;onda determina il numero di transizioni modo leaky. La profondità guida d&#39;onda determina anche la frequenza di ogni transizioni guidate-to-mode per ogni colore 4. I trasduttori di alluminio sono formate da decollo. Dopo guide d&#39;onda sono formate, una E-beam resist viene filata sul substrato. Un trasduttore interdigitale è modellato con un fascio di elettroni per formare un trasduttore chirped progettato per rispondere alla banda 200 MHz responsabile per il controllo del colore in dispositivi di guida d&#39;onda. Il periodo dito è determinata da Λƒ = v dove, Λ, è il periodo barretta, v è la velocità del suono nel substrato e, ƒ, è la frequenza radio (RF). Il trasduttore avrà una impedenza che deve corrispondere a 75 ohm per il funzionamento efficiente 20. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; L&#39;guidato all&#39;interazione modo leaky avviene a frequenze diverse per le diverse lunghezze d&#39;onda della luce di illuminazione e di conseguenza luce rossa, verde e blu può essere controllato nel dominio della frequenza. Il modello d&#39;onda acustica di superficie è generato da un segnale RF trasmesso al trasduttore interdigitale. La RF del segnale di ingresso si traducono in frequenze spaziali sul modello d&#39;onda acustica di superficie. La guida d&#39;onda può essere fabbricato in modo che i segnali a bassa frequenza controllano lo sweep angolare e l&#39;ampiezza di luce rossa, mentre le frequenze medie controllare la luce verde e alte frequenze di controllo della luce blu. Gli autori hanno individuato una serie di parametri di guida d&#39;onda che permettono tutte e tre queste interazioni è separato e adiacente nel dominio della frequenza in modo che tutti i tre colori possono essere controllati con un singolo segnale 200 MHz che è la larghezza di banda massima di unità di elaborazione grafica delle materie prime ( GPU). Abbinando la larghezza di banda di un canale GPUa quella di una modalità modulatore leaky, il sistema diventa completamente parallelo e altamente scalabile. Con l&#39;aggiunta di larghezza di banda abbinato coppie di GPU e canali modalità modulatore che perde, si può costruire schermi olografici di dimensione arbitraria. Dopo aver creato il dispositivo, è attentamente caratterizzato per verificare che le frequenze di transizione modo guidato da leaky sono appropriati per il controllo della frequenza di colore. Innanzitutto, la posizione dei modi guidati sono determinati mediante un accoppiatore a prisma commerciale per confermare che la guida d&#39;onda ha la profondità appropriata e il corretto numero di modi guidati. Poi, dopo che i dispositivi sono montati e confezionati, essi sono posti in un accoppiatore a prisma personalizzato che mappa le frequenze di ingresso della luce di uscita digitalizzato. I dati risultanti fornisce la risposta in frequenza di ingresso e la risposta di uscita angolare per luce rossa, verde e blu per il dispositivo da testare. Se il dispositivo è stato fabbricato in modo corretto, la risposta di ingresso dispositivo sarà separato infrequenza e la risposta in uscita saranno sovrapposte in angolo. Quando questo viene confermata, il dispositivo è pronto per l&#39;uso in un display video olografico. Le prime misure hanno luogo prima che il dispositivo è stato confezionato. La profondità guida d&#39;onda è determinata da un accoppiatore a prisma commerciale. Questo può essere realizzato con una sola lunghezza d&#39;onda di illuminazione (tipicamente 632 nm rosso) ma autori hanno modificato il loro accoppiatore prisma commerciale per permettere di raccogliere informazioni modalità per la luce rossa, verde e blu. Dopo confezione, il dispositivo subisce una seconda misurazione in un accoppiatore a prisma personalizzato che registra la luce di uscita devia in funzione di ingresso RF. Una descrizione dettagliata di tali misurazioni segue. sono anche dato fasi di fabbricazione.

<table><tbody><tr><td>X-Cut Niobato di litio</td><td>Gooch e Housego</td><td>99-00630-01</td><td>Niobato di litio 3&Prime; Diametro X-CUT Wafer 1&nbsp; mm Polacco/Polacco</td></tr><tr><td>Positivo Photo Resist 1</td><td>EMD Performance Materials</td><td>AZ 3330 F Photoresist</td><td>Utilizzato nella creazione della maschera a scambio protonico</td></tr><tr><td>Photoresist Developer</td><td>EMD Performance Materials</td><td>AZ MIF 300</td><td>Sviluppa AZ3330 e LOR 3A</td></tr><tr><td>Aluminium International Advanced</td><td>Materials</td><td>AL13</td> Alluminio <td>puro al 99,999%</td></tr><tr><td>Etch</td><td>Transene</td><td>Tipo A Alluminio Mordenzante</td><td></td></tr><tr><td>Acido Benzoico</td><td>Sigma Aldrich</td><td>109479-500G</td><td>99%</td></tr><tr><td>puro Acetone</td><td>Fisher Chemical</td><td>UN1009</td><td></td></tr><tr><td>IPA</td><td>Fisher Chemical</td><td>UN1219</td><td>99,5% puro alcol isopropilico</td></tr><tr><td>Acidic Piranha etch</td><td>Cyantek Corperation</td><td>Nanostrip</td><td></td></tr><tr><td>Under Layer Resist</td><td>Micro Chem</td><td>LOR 3A</td><td>Strato inferiore utilizzato per liftoff</td></tr><tr><td>Positive Photo Resist</td><td>Micro Chem</td><td>950 PMMA A9</td><td>Strato superiore utilizzato per il decollo</td></tr><tr><td>Anisole</td><td>Micro Chem</td><td>A Diluente</td><td></td></tr><tr><td>Polimero conduttivo soluzione acquosa</td><td>Mitsubishi Rayon Company</td><td>AquaSAVE</td><td></td></tr><tr><td>MIBK (4-metil-2-pentanone)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>360511</td><td>sviluppa PMMA</td></tr><tr><td>NMP (1-metil-2-pirrolidone)</td><td>Sigma Aldrich</td> 328634 utilizzato per <td>l'evaporatore</td> a fascio di <td>E liftoff</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Denton Vacuum&nbsp;</td><td>Integrità 20</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Filatore a film sottile</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td>WS-400A-6NPP-LITE</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Allineatore maschera&nbsp;</td><td>Karl Suss America Inc.</td><td>MA 150 CC</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Sega automatica per cubetti&nbsp;</td><td>Disco Corperation</td><td>Disco Dad 320</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Forno a muffola</td><td>Thermo Scientific</td><td>FB1415M</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Microscopio elettronico</td><td>FEI</td><td>XL30 ESEM</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Forno di disidratazione</td><td>Strumenti Lab-Line</td><td>Ultra-pulito 100&nbsp; (3497M-3)</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Piastra riscaldante</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP131325</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Lucidatrice</td><td>Ultra Tec Mfg., Inc.</td><td>Fine Ultrapol & Lucidatrice per bordi</td><td>Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Classe IIIb 12&nbsp; V RBG Laser: Lunghezze d'onda (nm): 638, 532 e 445</td><td></td><td></td><td>Acquistato di seconda mano. Probabilmente tirato fuori da un proiettore laser. Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente.</td></tr><tr><td>Generatore di segnale</td><td>Agilent</td><td>8648D</td><td>Ora disponibile presso Keysight. Obsoleto. Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente. Scansione di frequenza necessaria: 9 kHz-1.000 MHz.</td></tr><tr><td>Amplificatore di segnale</td><td>Mini-Circuits</td><td>TB-17</td><td>Necessario solo per superare i limiti del generatore di segnale.</td></tr><tr><td>Regolatore del misuratore</td><td>di potenza ThorLabs</td><td>PM100D</td><td>Con misuratore di potenza modello S130C. Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente. Sensibilità necessaria 500&nbsp; prigioniero di guerra.</td></tr><tr><td>Attuatore Lineare Controllore</td><td>Newport</td><td>ESP7000</td><td>Con attuatore lineare modello MFN25PP. Qualsiasi attrezzatura equivalente sarebbe sufficiente. Esigenze 0,1&nbsp; precisione in mm.</td></tr><tr><td>Caratterizzazione del dispositivo automatizzato.vi&nbsp;</td><td>Software di controllo sperimentale</td> <td>LabView</td> della BYU <td>Trovato nell'appendice</td></tr><tr><td>CompareWDMmodes.m</td><td>Software</td><td>analitico MATLab della BYU</td><td>Trovato nell'appendice</td></tr></tbody></table>

caratterizzazione di anisotropi leaky modalità modulatori per holovideo

Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

I display Holovideo si basano su modulatori di luce spaziali che piegano la luce. Uno di questi modulatori di luce spaziale è il modulatore anisotropo in modalità leaky. Questo modulatore è particolarmente adatto per la sperimentazione di video olografici in quanto è relativamente semplice ed economico da fabbricare1-3. Alcuni vantaggi aggiuntivi dei dispositivi in modalità leaky includono: ampia larghezza di banda aggregata, separazione della polarizzazione della luce del segnale dal rumore, grande deflessione angolare e controllo della frequenza del colore1. Per realizzare questi vantaggi, è necessario essere in grado di caratterizzare adeguatamente questi dispositivi in quanto il loro funzionamento dipende fortemente dai parametri della guida d'onda e del trasduttore4. Per caratterizzare i modulatori, gli autori utilizzano un accoppiatore a prisma commerciale e un apparato di caratterizzazione personalizzato per identificare i modi guidati, calcolare lo spessore della guida d'onda e infine mappare l'ingresso di frequenza del dispositivo e l'uscita angolare dei modulatori in modo perdente. Questo lavoro fornisce una descrizione dettagliata della misurazione e della caratterizzazione di modulatori in modalità leaky adatti per video olografici a colori.

I principali risultati del protocollo di cui sopra sono la misura modo guidato dal copulante prisma commerciale mostrato in figura 2, la singola frequenza, dati di ingresso grezzi / uscita raccolti dal copulante prisma misura mostrati in Figura 8 e le curve multicolore mostrati in figura 9. nei paragrafi che seguono si discute il informazioni fruibili prodotte da ciascuna di queste uscite. <p class="jove_content" fo:keep-together.wit...

Questo lavoro descrive la fabbricazione e la caratterizzazione di modulatori in modalità leaky anisotropic per video olografici.

Caratterizzazione di anisotropi Leaky modalità modulatori per Holovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators.  One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator.  This ...

L'obiettivo generale di questa procedura è caratterizzare in modo riproducibile i modulatori spaziali della luce mappando la loro risposta in frequenza rispetto all'uscita angolare. Questo metodo aiuta a fornire dati essenziali necessari per rispondere a domande fondamentali nel campo dell'elettro-olografia, come l'identificazione delle transizioni tra modi guidati e dispersivi e i requisiti di ottimizzazione. Il vantaggio principale di questa tecnica è che separa chiaramente le transizioni dei modi dispersivi e ci permette di ottenere rapidamente informazioni ripetibili sulla loro linearità, intensità relativa, ampiezza angolare e frequenza operativa.Una dimostrazione visiva di questo processo è fondamentale poiché sia l'allineamento che l'accoppiamento tramite prisma dipendono da indizi visivi difficili da spiegare. Per caratterizzare il dispositivo, prepararsi innanzitutto a montarlo su una scheda di interfaccia per radiofrequenza. Avere a disposizione un dispositivo, una scheda di interfaccia RF e tre vetrini per realizzare una piattaforma di montaggio.Un vetrino è più grande degli altri due. Formerà la base della piattaforma a forma di U. Iniziare a lavorare con il vetrino più

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