Name: Holovideoための異方性漏洩モードモジュレーターのキャラクタリゼーション (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: 学ぼう、空間光変調器の再現性ある特性評価手法を、周波数応答と角度出力のマッピングによって。電気ホログラフィーにおける漏洩モード遷移の理解と最適化に不可欠なデータを提供します。

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作者は感謝して空軍研究所の契約FA8650-14-C-6571からとDAQRI LLCからの財政支援を認めます。

<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>
<li>Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Holographic+video+display+based+on+guided-wave+acousto-optic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Holographic video display based on guided-wave acousto-optic devices.</a> Proc. SPIE. 6488, 64880L-64880L-7 (2007).</li>
<li>Smalley, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Holovideo+on+a+stick%3A+integrated+optics+for+holographic+video+displays%22">Holovideo on a stick: integrated optics for holographic video displays</a>. , MIT. MASS. (2013).</li>
<li>Henrie, A., Haymore, B., Smalley, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+division+color+characterization+apparatus+for+anisotropic+leaky+mode+light+modulators%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Frequency division color characterization apparatus for anisotropic leaky mode light modulators.</a> Rev Sci Instrum. 86 (2), (2015).</li>
<li>Lawes, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLawes%2C+R+%22MEMS+Cost+Analysis%3A+Basic+Fabrication+Processes%22">MEMS Cost Analysis: Basic Fabrication Processes</a>. , Pan Stanford. Boca Raton. (2014).</li>
<li>Pearson, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPearson%2C+E+%22Mems+spatial+light+modulator+for+holographic+displays%22">Mems spatial light modulator for holographic displays</a>. , (2001).</li>
<li>Tabata, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Risk+and+Mobility%3A+A+Case+Study+of+the+Thin-Film+Transistor+Liquid-Crystal+Display+Industry+in+East+Asia%5BTitle%5D)+AND+%22East+Asian+Science%2C+Technology+and+Society%22%5BJournal%5D)">Risk and Mobility: A Case Study of the Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display Industry in East Asia.</a> East Asian Science, Technology and Society. 9 (2), 151-166 (2015).</li>
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<li>Chang, I., Lee, S. Efficient Wideband Acuosto-Optic Bragg Cells. Ultrasonics Symposium. , 427-430 (1983).</li>
<li>Proklov, V., Korablev, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multichannel+waveguide+devices+using+collinear+acousto-optic+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Multichannel waveguide devices using collinear acousto-optic interaction.</a> Proc. SPIE. 1932, 298-311 (1993).</li>
<li>Ito, K., Kawamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optical+deflector+using+collinear+acoustooptic+coupling+fabricated+on+proton-exchanged+LiNbO+3%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">An optical deflector using collinear acoustooptic coupling fabricated on proton-exchanged LiNbO 3.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 37 (9R), 4858(1998).</li>
<li>Smalley, D., Smithwick, Q., Barabas, J., Jolly, S., DellaSilva, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Holovideo+for+everyone%3A+a+low-cost+holovideo+monitor%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Conf+Ser%22%5BJournal%5D)">Holovideo for everyone: a low-cost holovideo monitor.</a> J Phys Conf Ser. 415 (1), 012055(2013).</li>
<li>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).</li>
<li>McLaughlin, S., Leach, C., Henrie, A., Smalley, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+guided-to-leaky-mode+device+for+graphics+processing+unit+controlled+frequency+division+of+color%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Optimized guided-to-leaky-mode device for graphics processing unit controlled frequency division of color.</a> Appl. Opt. 54 (12), 3732-3736 (2015).</li>
<li>Jackel, J., Rice, C., Veselka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+exchange+for+high-index+waveguides+in+LiNbO3%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Proton exchange for high-index waveguides in LiNbO3.</a> Appl. Phys. Lett. 41 (7), 607-608 (1982).</li>
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<li>Tien, P., Ulrich, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+prism-film+coupler+and+thin-film+light+guides%5BTitle%5D)+AND+%22JOSA%22%5BJournal%5D)">Theory of prism-film coupler and thin-film light guides.</a> JOSA. 60 (10), 1325-1337 (1970).</li>
<li>Tsai, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTsai%2C+C+%22Guided-wave+acousto-optics%3A+interactions%2C+devices%2C+and+applications%22">Guided-wave acousto-optics: interactions, devices, and applications</a>. , Springer Science & Business Media. Heidelberg. (1990).</li>
<li>Proklov, V., Korablev, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multichannel+waveguide+devices+using+collinear+acousto-optic+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Multichannel waveguide devices using collinear acousto-optic interaction.</a> Proc. SPIE. 1932, 298-311 (1993).</li>
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<li>Lawrence, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanics+of+spin+coating+of+polymer+films%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Fluids%22%5BJournal%5D)">The mechanics of spin coating of polymer films.</a> Phys. Fluids. 31 (10), 2786-2795 (1988).</li>
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</ol>

著者らは、開示することは何もありません。

各デバイスの設計は、2つの重要なステップ、LORのプロトン交換と開発しています。 2つのうち、プロトン交換時間は、順番に漏洩モードに導か遷移、制御可能な周波数帯域幅、及び光の各色毎に重要な設計パラメータの数を決定し、導波路の深さを決定します。赤で二つの導波モードが望まれます。以上が、その後存在する場合、帯域幅が犠牲になります。以下が存在その後、漏洩モードの移行に導かないが保証されていない場合。所望の結果を達成するためにプロトン交換時間を修正するために、ステップ2.2.1の注に従ってください。 適切なLORの開発は、適切なリフトオフとすだれ状電極のそれによって、適切な機能のために必要とされます。それは最高の体験を通して習得ステップです。 50％の溶液を約35秒で同じことをするでしょうしながら、開発者の非希釈溶液は7秒でトランスデューサの指を吹き出します。正確な時間は必要性を作成し、デバイスによって異なります以上の溶液を希釈するために繰り返し迅速​​な暴露に続いて50％溶液中で25秒間の装置を開発します。パンクが減少開発時間や溶液濃度を生じた場合、所望の結果を達成します。 <p...

このようなピクセル化ライトバルブだけでなく、MEMSデバイス及びバルク波の音響光学変調器などのほとんどのホログラフィック・ディスプレイ技術は、その開発における幅広い参加を可能にするにはあまりにも複雑です。ピクセル化変調器、フィルター層およびアクティブバックプレーンで特には5を構築するためのパターニング工程の数十を必要とするかもしれないし、ファンアウト6によって制限される場合があります。大きいパターニングの数は、上位装置の複雑さを段階的に説明し、緊密な製造プロトコルは、合理的なデバイスの歩留まり7を達成するためにでなければなりません。バルク波の音響光学変調器は、ベースのプロセス8,9をウエハに向いていません。異方性漏洩モード変調器は、しかしながら、製造比較的標準的な微細加工技術10,11を利用するために2つだけのパターニング工程を必要とします。ささやかな製造設備を持つ任意の機関がhの開発に参加するために、これらのプロセスのアクセスは、それを可能にしますolographic映像表示技術12。 装置の適切な機能を慎重に測定し、所望のデバイス特性を達成するように調整されなければならない導波路に強く依存しているように、デバイス製造の単純さは、しかし、魅力的なことができます。導波路が深すぎる場合、例えば、装置の動作帯域幅は、13を狭くします。ウェーブガイドが浅すぎる場合、デバイスは赤色照明のために動作しない場合があります。導波路は、長すぎるアニーリングされる場合、導波路の深さプロファイルの形状が歪むされ、赤、緑、青の遷移は、周波数領域14に隣接し座っていてもよいです。本研究で著者らは、この特徴付けを実行するためのツールやテクニックを紹介します。 漏洩モード変調器は、プロトンで構成された圧電の表面にindiffused導波路、Xカットニオブ酸リチウム基板15,16を交換しました 。一端に導波路のアルミニウムインターディジタルトランスデューサである、 図1を参照光は、プリズム結合器17を用いた導波路に導入されます。変換器は、次に、y軸に沿って導波路に光をcontralinearly相互作用表面弾性波を起動します。この相互作用のカップルはバルク内に、導波路の外に漏れると、最終的には端面18,19から基板を出る漏洩モードに光を導きました。この相互作用はまた、TE偏波光からTMに偏光が漏れモードの偏光を回転させます。弾性表面波のパターンがホログラムであり、走査ホログラフィック画像を形成する出力光を整形することが可能です。 導波路は、プロトン交換により生成されます。まず、アルミニウムを基板上に堆積されます。次いで、アルミニウムは、導波路チャネルになるように基板の領域を露出させるために、フォトリソグラフィとエッチングパターン化されます。残りのアルミニウムはハードとして働きますマスク。基板は露光領域における表面のインデックスを変更する安息香酸の溶融物中に浸漬されています。装置は、除去洗浄し、マッフル炉でアニールされます。導波路の最終的な深さは、漏洩モード遷移の数を決定します。導波路の深さは、各色4用の各ガイド付きツーモード遷移の周波数を決定します。 アルミニウムトランスデューサをリフトオフすることにより形成されています。導波路を形成した後、電子ビームレジスト基板上にスピンコートされます。すだれ状電極は導波路デバイスで色を制御する責任200 MHz帯に応答するように設計されたチャープ変換器を形成するために、電子ビームでパターン化されます。指期間がΛƒ=、指期間で、ΛV、Vによって決定され、ƒ、無線周波数（RF）は、基板内の音の速度であり、。トランスデューサは、効率的な操作20、75オームに整合させなければならないインピーダンスを持つことになります。 &lt;漏洩モードの相互作用に導かれ、Pクラス= &quot;jove_content&quot;&gt;は、照明光の異なる波長について異なる周波数であり、赤、緑、青の光は、周波数領域で制御することができ、その結果として生じます。弾性表面波パターンはインターディジタル変換器に送られるRF信号によって生成されます。入力信号RFは、表面弾性波パターンの空間周波数に変換します。低周波信号は、赤色光の角度掃引及び振幅を制御するように、中間周波数が緑色の光を制御し、高周波数が青色光を制御しながら、導波路を製造することができます。著者らは、これらの相互作用のすべての3つは、周波数領域で分離して、隣接することを可能にする導波路パラメータのセットを同定したので、3つのすべての色は、商品のグラフィックス処理ユニットの最大帯域幅は、（単一の200MHzの信号で制御することができますGPUは）。 GPUチャネルの帯域幅を照合することによって漏洩モード変調器のそれに、システムが完全に平行で、非常にスケーラブルになります。 GPUと漏洩モード変調チャネルの帯域幅整合ペアを追加することによって、人は任意のサイズのホログラフィック・ディスプレイを構築することができます。 デバイスが作成されると、慎重に導か対漏洩モード遷移のための周波数は、色の周波数制御のために適切であることを確認するために特徴付けられます。まず、導波モードの位置は、導波路は、適切な深さと導波モードの正確な数を持っていることを確認するために、商業プリズムカプラによって決定されます。デバイスが搭載され、パッケージ化された後、次いで、それらがスキャン出力光の入力周波数をマッピングカスタムプリズムカプラーに配置されます。得られたデータは、周波数入力応答と試験されるデバイスのために、赤、緑、青の光に対する角度出力応答を与えます。デバイスが正しく製造されている場合、デバイスの入力応答は、に分離されます周波数及び出力応答は、角度的に重複します。これが確認されると、装置は、ホログラフィックビデオディスプレイに使用するための準備ができています。 デバイスがパッケージ化されています前に、最初の測定が行われます。導波路の深さは、市販のプリズムカプラによって決定されます。これは、ただ1つの照明波長（典型的には632赤nm）を用いて達成することができるが、著者らは、それが、赤、緑、青の光のためのモード情報を収集できるように、それらの商業プリズムカプラを変更しました。包装後、装置は、入力されたRFの関数として偏向した出力光を記録するカスタムプリズムカプラーで第二の測定を受けます。これらの測定の詳細な説明は以下の通りです。製造工程も記載されています。

<table><tbody><tr><td>X-Cutリチウムニオブ酸</td><td>グーチとHousego</td><td>99-00630-01</td><td>リチウムニオブ酸3&プライム;エックスカットウェハ径 1&nbsp;mm ポリッシュ/ポリッシュ</td></tr><tr><td>ポジ フォトレジスト 1</td><td>EMD Performance Materials</td><td>AZ 3330 F フォトレジスト</td><td>プロトン交換マスクの作成に使用</td></tr><tr><td>フォトレジスト開発者</td><td>EMD Performance Materials</td><td>AZ MIF 300</td><td>AZ3330 および LOR 3A</td></tr><tr><td>アルミニウム</td>を開発 <td>International Advanced Materials</td><td>AL13</td><td>99.999% 純</td></tr><tr><td>アルミニウム エッチング</td><td>トランセン</td><td>タイプA アルミニウムエッチング液</td><td></td></tr><tr><td>の安息香酸</td><td>シグマAldrich</td><td>109479-500G</td><td>99%純粋な</td></tr><tr><td>アセトン</td><td>フィッシャーの化学薬品</td><td>UN1009</td><td></td></tr><tr><td>IPA</td><td>の純粋なイソ</td><td></td><td>プロピルアルコール</td></tr><tr><td>の酸性ピラニアのエッチング</td><td>CyantekのCorperationの</td><td>ナノストリップ</td><td></td></tr><tr><td>の下の層のレジスト</td><td>マイクロケム</td><td>LOR 3A</td><td>の最下の層のために使用されるリフトオフ</td></tr><tr><td>ポジ フォトレジ</td>スト <td>マイクロケム</td><td>950 PMMA A9</td><td>リフトオフに使用される最上層</td></tr><tr><td>アニソール</td><td>マイクロケム</td><td>A シンナー</td><td></td></tr><tr><td>導電性高分子水溶液</td><td>三菱レーヨン社</td><td>アクアセーブ</td><td></td></tr><tr><td>MIBK (4-メチル-2-ペンタノン)</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>360511</td><td>PMMA</td></tr><tr><td>NMP (1-メチル-2-ピロリドン)</td> <td>シグマを開発Aldrich</td><td>328634</td><td>リフトオフ</td></tr><tr><td>Eビームエバポレーターに使用&nbsp;</td><td>デントン掃除機&nbsp;</td><td>完全性 20</td><td>同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>薄膜スピナー</td><td>ローレル・テクノロジーズ・コーポレーション</td><td>WS-400A-6NPP-LITE</td><td>同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>マスクアライナー&nbsp;</td><td>カール・サス・アメリカ社</td><td>MA 150 CC</td><td>同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>オートマチックダイシングソー&nbsp;</td><td>Disco Corperation</td><td>Disco Dad 320</td><td>同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>マッフル炉</td><td>Thermo Scientific</td><td>FB1415M</td><td>同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>電子顕微鏡</td><td>FEI</td><td>XL30 ESEM</td><td>同等の機器であれば十分です。</td></tr><tr><td>脱水オーブン</td><td>ラボライン機器&nbsp;</td><td>ウルトラクリーン100&nbsp;(3497M-3)</td><td>同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>ホットプレート</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP131325</td><td>同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>ポリッシャー</td><td>ウルトラテック製作所</td><td>ウルトラポールエンド&エッジポリッシャー同等の</td><td>機器で十分です。</td></tr><tr><td>クラスIIIb 12&nbsp;V RBGレーザー:波長(nm):638、532、および445</td><td></td><td></td><td>中古で購入。おそらくレーザープロジェクターから引っ張られたものでしょう。同等の機器で十分です。</td></tr><tr><td>信号発生器</td><td>Agilent</td><td>8648D</td><td>キーサイトで利用可能になりました。廃れた。同等の機器で十分です。必要な周波数スイープ9kHz-1,000MHz。</td></tr><tr><td>信号増幅器</td><td>Mini-Circuits</td><td>TB-17</td><td>信号発生器の制限を克服するためだけに必要です。</td></tr><tr><td>パワーメーターコントローラー</td><td>ThorLabs</td><td>PM100D</td><td>パワーメーターモデルS130C付き。同等の機器で十分です。必要感度 500&nbsp;捕虜。</td></tr><tr><td>リニアアクチュエータコントローラ</td><td>ニューポート</td><td>ESP7000</td><td>リニアアクチュエータモデルMFN25PP付き。同等の機器で十分です。必要 0.1&nbsp;mm精度。</td></tr><tr><td>AutomatedDeviceCharacterization.vi&nbsp;</td>BYUの<td>LabView</td><td>実験制御ソフトウェア</td><td>付録にあります</td></tr><tr><td>CompareWDMmodes.m</td><td>MATLab BYU</td><td>の解析ソフトウェア</td><td>付録にあります</td></tr></tbody></table>

holovideoための異方性漏洩モードモジュレーターのキャラクタリゼーション

Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

ホロビデオディスプレイは、光を曲げる空間光変調器に基づいています。 そのような空間光変調器の1つが、異方性リーキーモード変調器です。 この変調器は、1-3を比較的簡単に製造できるため、ホログラフィックビデオ実験に特に適しています。 リーキーモードデバイスのその他の利点には、大きな集約帯域幅、信号光のノイズからの偏光分離、大きな角たわみ、およびカラー1の周波数制御が含まれます。 これらの利点を実現するためには、これらのデバイスの動作が導波路とトランスデューサのパラメータ4に強く依存するため、これらのデバイスを適切に特性評価できる必要があります。 変調器の特性評価のために、著者たちは市販のプリズムカプラーとカスタムの特性評価装置を使用して、ガイドモードを特定し、導波路の厚さを計算し、最後にリーキーモード変調器のデバイスの周波数入力と角度出力をマッピングします。 この作業では、フルカラーホログラフィックビデオに適したリーキーモード変調器の測定と特性評価について詳しく説明します。

プロトコルの原理の結果は、上記の図2、単一周波数に示す商業プリズムカプラから導波モード測定され、カスタマイズされたプリズムカプラから集めた生の入力/出力データは、図8に示されており、多色の曲線は、図9に示します。次の段落では、これらの各出力によって生成される実用的な情報を説明します。 商業プリズムカプラから収集導波モード情報は、導波路の深さを確立するために、主に、使用されているが、モードの数とその間隔は、漏洩モードの動作に関連する他の有用な情報を含みます。設計どおりに動作するように漏洩モードデバイスの場合、それはすべての色のためのガイド・ツー・漏洩モード遷移を持っている必要があり、実験では、各イルミナのために少なくとも2導波モードが存在する場合、これが真であることが示されていますション波長。これは、3つの表示色の少ない...

この作業は、ホログラフィックビデオのための異方性リーキーモード変調器の製造と特性評価について説明しています。

Holovideoための異方性漏洩モードモジュレーターのキャラクタリゼーション

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

この手順の全体的な目的は、周波数応答を角度出力にマッピングすることで、空間光変調器を再現性高く特性評価することです。この手法は、導波リーキーモード遷移の特定や最適化要件など、電子ホログラフィー分野における重要な問いに答えるために必要な不可欠なデータの提供に役立ちます。本手法の主な利点は、リーキーモード遷移を明確に分離でき、それらの線形性、相対強度、角度広がり、および動作周波数に関する再現性のある情報を迅速に得られることです。アライメントとプリズム結合はいずれも、言葉で説明することが困難な視覚的な合図に依存するため、このプロセスの視覚的なデモンストレーションが不可欠です。デバイスを特性評価するために、まず高周波（RF）ブレイクアウトボードへの実装準備を行います。デバイス、RFブレイクアウトボード、および実装プラットフォームを作成するためのガラススライド3枚を用意してください。1枚のスライドが他の2枚よりも大きくなっています。これがU字型プラットフォームの土台となります。まず、最も大きいスライドから作業を開始してください。スライドの最長辺の左側4分の1に、強力接着剤をたっぷりと塗布します。次に、もう1枚の小さいスライドを、その最長辺が1枚目のスライドの最長辺と垂直になるように配置します。2枚のスライドの左端を合わせ、左下の角が重なるように調整します。それらを接触させ、接着剤が固まるまでスライドに均等に強い圧力をかけます。右側についても同様の手順を繰り返します。これにより、U字型の構造が出来上がります。デバイスを固定するために、プラットフォームのU字の中心部分に両面テープを貼り付けます。次に、特性評価を行うリーキーモード変調器を用意します。デバイスの端面が研磨され、使用可能な状態であることを確認してください。その後、プラットフォーム上のテープの上にデバイスを配置します。デバイスの端がマウントプラットフォームの端からはみ出すように固定し、光路を妨げないようにしてください。次に、RFブレークアウトボードをマウントします。デバイスから出射される光のビームパス上にボードが配置されないように固定してください。次のステップはワイヤボンディングです。これは、ワイヤボンディング後のデバイスとブレークアウトボードです。次に、デバイスに光を導入するために適切なプリズムを選択し、デバイスと接触する表面をイソプロピルアルコールで洗浄します。さらに、デバイスの接触面を洗浄します。次に、プリズムをデバイスの上に配置し、テスト対象のデバイスチャネルの中央に合わせます。続いて、クランプ機構を用いてプリズムの底部をデバイスの上部にしっかりと押し付け、各要素を結合させます。クランプ機構でプリズムの底部をデバイス上部にしっかりと押し付けます。正常に結合すると、界面に濡れ面（ウェットスポット）が生じます。適切な角度で観察すると、この濡れ面には虹色の光が反射して見えます。次のステップでは、特性評価装置を使用します。装置の一端には、赤、緑、青の3つのレーザー光源があります。レーザー光はまず可変減衰器を通り、次に半波長板、続いて可変絞りを通り、最終的に集光レンズを通過します。集光された光は、この回転ステージに取り付けられるサンプルのプリズムに入射します。この概略図は、光学素子、回転ステージ、および電子回路の概要を示しています。光がデバイスに入射すると、高周波信号の入力により表面弾性波が生成されます。これにより、光は制御可能な周波数の角度で射出され、パワーメーターに入射します。さまざまな周波数と位置の範囲でデータを収集するように機器を構成します。プリズムとホルダーを装着したデバイスを回転プラットフォームに取り付けます。集光レンズからの光が最初にプリズムに当たるようにアセンブリを配置します。デバイスを調整するには、まずレーザーをオンにし、散乱光の強度が目に快適なレベルになるまでアッテネーターを調整します。次に、半波長板の後のビーム光路に偏光子を配置します。水平偏光を遮断するように偏光子の方向を調整してください。半波長板を回転させ、レーザー光の減衰を最大にします。これが完了したら、偏光フィルターを取り除いてください。次に、回転プラットフォームに戻り、手動で回転させます。デバイスの上面に対して、レーザー光が適切な入射角となるように調整します。回転ステージ上のリニア翻訳ステージを用いて、プリズムの位置を合わせます。レーザー光の焦点がプリズムの90度の角を通過するまで、アライメントを調整してください。この時点で、結合させるために回転ステージを微調整します。装置をモニターしてください。導波路で結合が始まると、散乱によって導波路内に特徴的な光の筋が現れます。結合を確認するもう一つの方法は、デバイスから出射した光をバックプレーンに照射させることです。バックプレーン上で、光の特性モードラインが存在することを確認します。これらは、さまざまな横電波モード（TEモード）に相当します。結合が検出されたら、回転ステージと平行移動ステージを微調整してエバネッセント結合を強めます。次に、ブレークアウトボードをアンプおよび信号発生器に接続するケーブルを準備します。ブレークアウトボードの信号入力に接続してください。続いて、高周波信号発生器とアンプの両方の電源を入れます。ここで、装置の予備テストを行うことが有用です。周波数を400 megahertzから600 megahertzまでスイープし、光の偏向を確認してください。次に進む前に、ビーム経路をクリアにし、パワーメーターが正しく配置されていることを確認してください。その後、光路内のアッテネータに戻ります。そこで、アライメント時の安全のために設定した減衰を解除してください。最後に、実験の間、光学的に遮断されたボックスを使用して特性評価装置全体を覆います。装置の制御には、インストルメント制御ソフトウェアを使用してください。本実験では、カスタムテストプログラムを実行したLabVIEWを使用します。テストパラメータを入力した後、プログラムを実行します。スクリプトの実行には5分未満で完了します。テスト中に、操作可能なプロットが作成されます。プロットとデータの両方を保存します。デバイスがパッケージングされる前に収集されたこのデータは、商用薄膜アナライザーによるものです。垂直軸はレーザー強度を示しています。横軸はデバイスの回転量を示しています。2つのディップは、導波モードによって光が導波路に入り、デバイスの端から出ることができる角度に対応しており、これによりパワーメーターへの反射が回避されます。パッケージング後に収集されたこの光出力データは、特性評価装置によるものです。このプロットは、メガヘルツ（MHz）単位の無線周波数入力と、ミリメートル（mm）単位のパワーメーターの位置をスキャンした結果を示しています。データのY軸への投影は、デバイスの周波数特性を表します。X軸への投影は、回折光出力の広がり（スパン）を表します。XY平面におけるデータの傾きから、スキャンの線形性を把握できます。このプロットは、TE 1 導波モードの3つの波長すべてにおける複数の実験からの生データをまとめたものです。各色の応答が周波数において隣接し、角度において重複している場合、そのデバイスは色の周波数制御に適しています。習得すれば、単一チャンネルにおける赤、緑、青の光での完全な特性評価に30分で完了します。当然ながら、高解像度画像にはより多くの時間がかかります。本手法の開発後、電極ホログラフィ分野の研究者は、導波路型空間光変調器における周波数分割多重法の探索が可能となりました。このビデオを視聴することで、空間光変調器を再現可能な方法で特性評価するための適切な手法を十分に理解できるはずです。これには、適切なプリズム結合、アライメント、および試験手順が含まれます。

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工学

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