Name: 스핀 멀티플렉스 및 방향 멀티플렉션 된 모든 유전체 가시 메타 홀로그램의 데모 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-09-25T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 48 s
Description: 배우세요 스핀 및 방향 멀티플렉싱된 가시광 메타 홀로그램 제작 프로토콜과 광학 실험 방법을. 이 기술은 볼륨 디스플레이와 정보 암호화에 활용됩니다.

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이 작품은 국립연구재단(NRF)의 보조금(NRF-2019R1A2C3003129, CAMM-2019M3A6B3030637, NRF-2019R1A5A8080290)이 후원했다. I.K.는 한국 정부 교육부의 지원을 받는 NRF 글로벌 박사 펠로우십(NRF-2016H1A2A1906519)을 인정한다.

1. 장치 제작
참고: 도 1은 a-Si:H 메타표면(17)의 제작 과정을 나타낸다.17
<ol><li>융합된 실리카 웨이퍼 조각(크기 = 2cm x 2cm, 두께 =500 μm)을 기판으로 준비합니다. 아세톤과 이소프로필 알코올(IPA)으로 기판을 헹구고 기판 위에 질소 가스를 날려 건조시다.</li>
	<li>다음 설정으로 플라즈마 강화 화학 증기 증착(PECVD)을 사용하여 기판에 380nm 두께의 a-Si:H 필름을 기판에 기탁한다: 챔버 온도 = 300°C; 무선 주파수 전력 = 800 W; 가스 유량 = H2용SiH4용 10cm, sccm 75; 공정 압력 = 25 mTorr; 시간 = 30 s.</li>
	<li>스핀 코트 e-빔 리소그래피 포토 레지스트. 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) A2를 기판과 스핀코트에 1분 동안 2,000rpm의 회전 속도로 떨어뜨립니다.</li>
	<li>핫플레이트에 저항 코팅된 기판을 5분간 180°C로 굽습니다.</li>
	<li>전자빔 쓰기 과정에서 전하 축적을 방지하기 위해 전도성 폴리머 층을 스핀 코팅한다. 전도성 폴리머(예를 들어, Espacer)를 기판과 스핀코트에 1분 동안 2,000rpm의 회전 속도로 놓습니다.</li>
	<li>80kV의 가속 전압과 50 pA의 전류로 전자 빔 리소그래피를 실행합니다.</li>
	<li>전도성 폴리머 층을 제거하기 위해 2 분 동안 디온화 (DI) 물에 샘플을 침수하십시오. 1:3 메틸 이소부틸 케톤(MIBK):IPA 용액을 아이스 컵으로 둘러싸여 12분 동안 노출된 패턴을 개발합니다. 그런 다음 30s에 대한 IPA로 샘플을 헹신다.</li>
	<li>e-빔 증발기사용으로 30nm 두께의 크롬(Cr) 필름을 증착합니다.</li>
	<li>아세톤에 샘플을 담그고 노출되지 않은 포토레지스트 레이어를 제거하고 Cr 패턴을 기판에 옮겨 보입니다. 40kHz에서 1분 동안 초음파 처리한 다음 IPA로 30초 동안 헹구세요.</li>
	<li>에칭 은 C-Si:H 층은 500W의 소스 출력을 가진 건조 에이어를 사용하여 Cr 패턴을 A-Si:H 층으로 옮기고, 100 V의 바이어스, Cl2의 경우 80cm의 가스 유속, HBr의 경우 120cm의 가스 유량.</li>
	<li>Cr 에칭 솔루션에 샘플을 담그고 Cr 에칭 마스크를 제거합니다. 그런 다음 각각 30s에 대한 아세톤, IPA 및 DI 물로 샘플을 순차적으로 헹구는다.</li>
</ol>2. 전자 현미경 특성을 스캐닝
<ol><li>전자 빔 스캐닝 공정 중 전하 축적을 방지하기 위해 전도성 폴리머 층을 스핀 코팅한다. 전도성 폴리머를 기판에 떨어뜨리고 스핀 코트는 1분 동안 2,000rpm의 회전 속도로 떨어뜨립니다.</li>
	<li>탄소 테이프를 사용하여 기판을 샘플 홀더에 고정합니다. AIR 버튼을 눌러 하중 잠금 챔버를 배출합니다.</li>
	<li>홀더를 로드 잠금 챔버의 홀딩 로드에 놓습니다. EVAC 버튼을 눌러 로드 잠금 챔버를 분리합니다.</li>
	<li>Z 센서를 8mm로 설정하고 T 센서를 0°로 설정하여 스테이지 높이 및 틸팅 각도를 설정합니다.</li>
	<li>OPEN 버튼을 눌러 로드 잠금 챔버 도어를 엽니다. 홀더를 주 스캐닝 전자 현미경(SEM) 챔버로 전송하기 위해 홀더를 누릅니다. 막대를 꺼내 닫기 버튼을 누릅니다.</li>
	<li>전자 총을 켜기 전에 진공 상태를 확인하십시오. 깜박이는 버튼을 눌러 전자 총의 탄소 또는 먼지를 즉시 고전압으로 제거하여 깜박이는 기능을 실행합니다.</li>
	<li>SEM 소프트웨어의 ON 버튼을 클릭하여 5kV의 가속 전압으로 전자 총을 켭니다.</li>
	<li>소프트웨어의 BEAM 정렬 패널을 클릭하여 빔 정렬을 조정하여 중앙 위치에 전자 빔을 정확하게 찾습니다. 스테이지 컨트롤러를 사용하여 가운데빔을 찾습니다.</li>
	<li>조리개 정렬 및 낙인 정렬을 조정하여 소프트웨어의 조리개 정렬 패널을 클릭하여 원형 전자 빔을 만듭니다. 낙인 컨트롤러를 사용하여 동일한 지점에서 스캔할 수 있는 안정적인 빔을 만듭니다.</li>
	<li>적절한 초점과 낙인 조정으로 SEM 이미지를 캡처합니다.</li>
	<li>소프트웨어의 OFF 버튼을 클릭하여 전자 빔을 끕니다. 홈 버튼을 클릭하여 스테이지를 원래 위치로 반환합니다.</li>
	<li>메인 챔버의 문을 열고 막대를 밀어 샘플 홀더를 선택합니다. AIR 버튼을 눌러 하중 잠금 챔버를 배출한 다음 홀더를 언로드합니다.</li>
	<li>전도성 폴리머 층을 제거하기 위해 DI 물로 샘플을 헹구는 다.</li>
</ol>3. 스핀 멀티플렉스 메타홀로그램의 광학 특성화
<ol><li>재료 표에나열된 광학 부품 준비.</li>
	<li>다이오드 레이저 모듈을 1인치 광학 마운트에 연결할 수 있는 어댑터에 부착합니다. 포스트와 포스트 홀더를 사용하여 다이오드 레이저의 높이를 조정하고 클램프를 사용하여 위치를 수정합니다. 참고: 모든 광학 부품은 포스트와 포스트 홀더를 사용하여 장착한 다음 클램프를 사용하여 위치에 고정해야 합니다.</li>
	<li>1인치 회전 마운트를 사용하여 하프 웨이브 플레이트를 조립한 다음 레이저 모듈 앞에 플레이트를 배치하여 선형 편광 광을 회전시합니다.</li>
	<li>1인치 운동형 마운트와 하나의 정렬 디스크에 장착하여 초기 빔의 방향을 정렬하여 두 개의 미러를 준비합니다.<ol>
<li>정렬 디스크를 레이저 앞에 놓고 높이를 설정합니다. 두 개의 미러를 배치하여 빔이 각각 90°에서 두 번 구부러져 방향을 번갈아 가며 배치합니다.</li>
		<li>두 번째 미러 근처에 정렬 디스크를 배치하고 손잡이를 회전하여 첫 번째 미러의 각도를 조정하여 중앙의 빛을 정렬합니다.</li>
		<li>두 번째 미러에서 정렬 디스크를 멀리 배치하고 손잡이를 회전하여 두 번째 미러의 각도를 조정하여 중앙의 빛을 정렬합니다.</li>
		<li>라이트가 두 위치에서 정렬 디스크의 중심을 통과할 때까지 3.4.2 및 3.4.3 단계를 반복합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>빛의 강도를 제어하기 위해 미러 뒤에 중립 밀도 필터를 배치합니다. 사고 광의 직경을 제어하기 위해 중립 밀도 필터 뒤에 홍채를 배치합니다.</li>
	<li>원형 편광 광을 만들려면 홍채 뒤에 선형 편광기와 쿼터 웨이브 플레이트를 배치합니다. 각 부품을 자체 회전 마운트에 장착합니다.</li>
	<li>조작된 메타표면을 구멍이 있는 접시에 부착하고 직사각형 광학용 XY 번역 마운트에 플레이트를 장착합니다. 빛이 샘플의 패턴으로 향하도록 XY 번역 마운트를 조정합니다.</li>
	<li>메타표면 후에 렌즈를 놓습니다. 초점 길이에 배치할 렌즈의 위치를 조정합니다. 렌즈 후 CCD를 배치하여 홀로그램 이미지를 캡처합니다.</li>
</ol>4. 방향 멀티플렉스 메타홀로그램의 광학 특성화
<ol><li>두 개의 빔 스플리터를 준비, 두 개의 거울, 렌즈와 CCD. 참고: 이 설정은 추가 구성 요소를 추가하여 스핀 멀티플렉스 메타홀로그램 설정에서 빌드할 수 있습니다.</li>
	<li>분기 파판과 XY 번역 마운트 사이에 빔 스플리터를 배치하여 빔을 두 방향으로 나눕다. XY 번역 마운트와 렌즈 사이에 다른 빔 스플리터를 배치합니다. 참고: 하나의 빔 경로는 이전 스핀 멀티플렉시드 메타홀로그램 설정과 동일합니다. 여기서 다른 분할 빔이 정렬되어 이전 설정과 반대 방향으로 샘플을 비춥춥춥게 됩니다.</li>
	<li>두 개의 미러를 배치하여 빔이 각각 90°에서 두 번 구부러져 교대 방향을 형성하고 두 번째 빔 스플리터로 향하는 빔을 조정합니다. 빔이 반대 방향으로 시료를 올바르게 조사할 수 있도록 빛을 미세하게 정렬합니다.</li>
	<li>다른 렌즈를 첫 번째 빔 스플리터 오른쪽에 90°로 놓고 CCD를 배치하여 반대 방향에서 홀로그램 이미지를 캡처합니다.</li>
</ol>

<ol><li>Ni, X., Wong, Z. J., Mrejen, M., Wang, Y., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+ultrathin+invisibility+skin+cloak+for+visible+light%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">An ultrathin invisibility skin cloak for visible light.</a> Science. 349 (6254), 1310-1314 (2015).</li>
<li>Valentine, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+optical+metamaterials+with+a+negative+refractive+index%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional optical metamaterials with a negative refractive index.</a> Nature. 455 (7211), 376-379 (2008).</li>
<li>Kim, I., So, S., Rana, A. S., Mehmood, M. Q., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermally+robust+ring-shaped+chromium+perfect+absorber+of+visible+light%5BTitle%5D)+AND+%22Nanophotonics%22%5BJournal%5D)">Thermally robust ring-shaped chromium perfect absorber of visible light.</a> Nanophotonics. 7 (11), 1827-1833 (2018).</li>
<li>Jang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kerker-conditioned+dynamic+cryptographic+nanoprints%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Optical+Materials%22%5BJournal%5D)">Kerker-conditioned dynamic cryptographic nanoprints.</a> Advanced Optical Materials. 7 (4), 1801070(2019).</li>
<li>Zheng, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metasurface+holograms+reaching+80%25+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Metasurface holograms reaching 80% efficiency.</a> Nature Nanotechnology. 10 (4), 308-312 (2015).</li>
<li>Khorasaninejad, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metalenses+at+visible+wavelengths%3A+Diffraction-limited+focusing+and+subwavelength+resolution+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Metalenses at visible wavelengths: Diffraction-limited focusing and subwavelength resolution imaging.</a> Science. 352 (6290), 1190-1194 (2016).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full-space+cloud+of+random+points+with+a+scrambling+metasurface%5BTitle%5D)+AND+%22Light%3A+Science+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Full-space cloud of random points with a scrambling metasurface.</a> Light: Science and Applications. 7 (1), 63(2018).</li>
<li>Mahmood, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarization+insensitive+multifunctional+metasurfaces+based+on+all-dielectric+nanowaveguides%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Polarization insensitive multifunctional metasurfaces based on all-dielectric nanowaveguides.</a> Nanoscale. 10 (38), 18323-18330 (2018).</li>
<li>Devlin, R. C., Khorasaninejad, M., Chen, W. T., Oh, J., Capasso, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+high-efficiency+dielectric+metasurfaces+for+the+visible+spectrum%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Broadband high-efficiency dielectric metasurfaces for the visible spectrum.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (38), 10473-10478 (2016).</li>
<li>Chen, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GaN+metalens+for+pixel-level+full-color+routing+at+visible+light%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">GaN metalens for pixel-level full-color routing at visible light.</a> Nano Lett. 17 (10), 6345-6352 (2017).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+meta-hologram+enabled+with+dual+magnetic+resonances+in+visible+light%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Dielectric meta-hologram enabled with dual magnetic resonances in visible light.</a> ACS Nano. 11 (9), 9382-9389 (2017).</li>
<li>Mueller, J. P. B., Rubin, N. A., Devlin, R. C., Groever, B., Capasso, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metasurface+polarization+optics%3A+Independent+phase+control+of+arbitrary+orthogonal+states+of+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Metasurface polarization optics: Independent phase control of arbitrary orthogonal states of polarization.</a> Physical Review Letters. 118 (11), 113901(2017).</li>
<li>Ansari, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+spin-encoded+all-dielectric+metahologram+for+visible+light%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+%26+Photonics+Reviews%22%5BJournal%5D)">A spin-encoded all-dielectric metahologram for visible light.</a> Laser & Photonics Reviews. 13 (5), 1900065(2019).</li>
<li>Ren, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metasurface+orbital+angular+momentum+holography%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Metasurface orbital angular momentum holography.</a> Nature Communications. 10 (1), 1-8 (2019).</li>
<li>Kamali, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Angle-multiplexed+metasurfaces%3A+Encoding+independent+wavefronts+in+a+single+metasurface+under+different+illumination+angles%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+X%22%5BJournal%5D)">Angle-multiplexed metasurfaces: Encoding independent wavefronts in a single metasurface under different illumination angles.</a> Physical Review X. 7 (4), 041056(2017).</li>
<li>Ansari, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+spin+and+antiferromagnetic+resonances+to+realize+efficient+direction-multiplexed+visible+meta-hologram%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Horizons%22%5BJournal%5D)">Engineering spin and antiferromagnetic resonances to realize efficient direction-multiplexed visible meta-hologram.</a> Nanoscale Horizons. 5 (1), 57-64 (2020).</li>
<li>Yoon, G., Lee, D., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+equal-intensity+beam+generation+by+dielectric+metasurfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Demonstration of equal-intensity beam generation by dielectric metasurfaces.</a> Journal of Visualized Experiments. (148), e59066(2019).</li>
<li>Kim, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Outfitting+next+generation+displays+with+optical+metasurfaces%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">Outfitting next generation displays with optical metasurfaces.</a> ACS Photonics. 5 (10), 3876(2018).</li>
<li>Kim, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+nanocasting+of+dielectric+metasurfaces+with+sub-100nm+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Facile nanocasting of dielectric metasurfaces with sub-100nm resolution.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 11 (29), 26109-26115 (2019).</li>
<li>Yoon, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wavelength-decoupled+geometric+metasurfaces+by+arbitrary+dispersion+control%5BTitle%5D)+AND+%22Communications+Physics%22%5BJournal%5D)">Wavelength-decoupled geometric metasurfaces by arbitrary dispersion control.</a> Communications Physics. 2, 129(2019).</li>
</ol>

A-Si:H 메타표면은 PECVD, 정밀EBL 및 건식 에칭을 사용하여 a-Si:H 박막 증착의 세 가지 주요 단계로 제작되었습니다. 이러한 단계 중 EBL 쓰기 프로세스가 가장 중요합니다. 첫째, 메타표면의 패턴 밀도는 매우 높기 때문에 공정은 전자 용량(energy) 및 단위 면적당 점 수와 같은 스캐닝 파라미터를 정밀하게 제어해야 합니다. 개발 조건도 신중하게 선택해야 합니다. 패턴의 밀도는 매우 높기 때문에 개발 과정이 즉각적으로 수행되면 나노로드 모양패턴이 잘 정의되지 않고 서로 연결됩니다. 이 문제를 방지하고 쉽게 리프트 오프할 수 있도록 포토 레지스트의 적절한 음수 경사를 제공하기 위해, 개발 과정이 2-4 °C에서 수행되는 냉개발 기술이 사용되었다. 더욱이, 이중층 저항 방법은 개발 용액에서 서로 다른 분자량과 용해도를 갖는 두 가지 종류의 저항이 사용되는 쉬운 리프트 오프 공정에 사용될 수 있다. 또한 에칭 공정 중 측면 벽 프로파일은 에칭 공정을 조정하여 가능한 한 90°에 가깝게 만들어야 합니다.
<...

서브 파장 나노 구조로 구성된 광학 메타표면은 광학 은폐1,음수 굴절2,완벽한 광 흡수3,컬러 필터링4,홀로그램 이미지 프로젝션5,빔 조작6,7,8을포함한 많은 흥미로운 광학현상을가능하게 하였다., 적절하게 설계된 산란체가 있는 광학 메타표면은 빛의 스펙트럼, 파면 및 편광을 조절할 수 있습니다. 초기 광학 메타표면은 주로 나노 제조의 높은 반사율과 용이성으로 인해 고귀한 금속(예: Au, Ag)을 사용하여 제작되었지만, 오믹 손실이 높기 때문에 메타표면은 짧은 가시 파장에서 낮은 효율을 갖는다.
가시광선에서 손실이 적은 유전체 재료(예: TiO29,GaN 10 및 a-Si:H11)에대한 나노 제조 기술의 개발은 광학 메타표면을 가진 고효율 평면 광학 장치의 실현을 가능하게 했습니다.10 이러한 장치에는 광학 및 엔지니어링 분야의 응용 프로그램이 있습니다. 한 가지 흥미로운 응용 프로그램은 프로젝션 볼륨 디스플레이 및 정보 암호화를 위한 광학 홀로그래피입니다. 공간 광 변조기를 사용하는 기존의 홀로그램과 비교하여 메타홀로그램은 광학 설정의 소형화, 홀로그램 이미지의 높은 해상도 및 더 큰 시야와 같은 수많은 장점을 가지고 있습니다.
최근에는 단일 계층 메타홀로그램 장치에서 다중 홀로그램 정보를 인코딩하여 달성되고 있다. 예로는 스핀 12,13,궤도 각진 운동량14,입사 광각15및,방향(16)에서멀티플렉션되는 메타홀로그램이 있다.12 이러한 노력은 단일 장치에서 설계 자유가 부족한 메타홀로그램의 중요한 단점을 극복했습니다. 대부분의 기존 메타홀로그램은 단일 인코딩 된 홀로그램 이미지만 생성 할 수 있지만 멀티 플렉스 장치는 실시간으로 여러 홀로그램 이미지를 인코딩 할 수 있습니다. 따라서, 멀티플렉스 메타 홀로그램은 실제 홀로그램 비디오 디스플레이 또는 다기능 위조 홀로그램을 향한 중요한 솔루션 플랫폼입니다.
여기에 보고된 프로토콜은 스핀 및 방향 멀티플렉시드 올-유전체 가시 형 대사로그램을 제조한 다음광학적으로 13,,16을특성화하는 프로토콜이다. 단일 메타표면 장치에서 여러 시각적 정보를 인코딩하기 위해 메타홀로그램은 인시던트 라이트의 스핀 또는 방향이 변경될 때 두 개의 서로 다른 홀로그램 이미지를 표시하도록 설계되었습니다. CMOS 기술과 비교할 수 있는 방식으로 고효율 홀로그램 이미지를 제작하기 위해 a-Si:H는 메타표면및 이중 자기 공명 및 그 안에 유도된 대금자기 공명에 사용된다. 제조 프로토콜은 필름 증착, 전자 빔 쓰기 및 에칭으로 구성됩니다. 제조된 장치는 레이저, 선형 편광기, 쿼터 파판, 렌즈 및 충전 결합 장치(CCD)로 구성된 맞춤형 광학 설정을 사용하여 특징입니다.

<table><tbody><tr><td>Aceton</td><td>J.T. Baker</td><td>925402</td><td></td></tr><tr><td>빔 스플리터</td><td>Thorlabs</td><td>CCM1-BS013/M</td><td></td></tr><tr><td>크롬 에칭제</td><td>KMG</td><td>Cr-7</td><td></td></tr><tr><td>크롬 증발원</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EVMCR35D</td><td></td></tr><tr><td>클램프</td><td>Thorlabs</td><td>CP175</td><td></td></tr><tr><td>전도성 폴리머</td><td>Showa denko</td><td>E-스페이서</td><td></td></tr><tr><td>다이오드 레이저</td><td>Thorlabs</td><td>CPS635</td><td></td></tr><tr><td>E-beam evaporation system</td><td>Korea Vacuum Tech</td><td>KVE-E4000</td><td></td></tr><tr><td>E-beam resist</td><td>Microchem</td><td>495 PMMA A2</td><td></td></tr><tr><td>Electronbeam lithography</td><td>Elionix</td><td>ELS-7800</td><td></td></tr><tr><td>Half-wave plate</td><td>Thorlabs</td><td>AHWP05M-600</td><td></td></tr><tr><td>Inductively-coupled plasma reactive 이온 에칭</td><td>DMS-Iris</td><td></td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Thorlabs</td><td>SM1D12</td><td></td></tr><tr><td>이소프로필 알코올</td><td>J.T. Baker</td><td>909502</td><td></td></tr><tr><td>Kinematic 미러 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>KM100/M</td><td></td></tr><tr><td>렌즈</td><td>Thorlabs</td><td>LB1630</td><td></td></tr><tr><td>렌즈 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>LMR2/M</td><td></td></tr><tr><td>선형 편광판</td><td>Thorlabs</td><td>GTH5-A</td><td></td></tr><tr><td>미러</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-G01</td><td></td></tr><tr><td>중성 밀도 필터</td><td>Thorlabs</td><td>NDC-50C-4</td><td></td></tr><tr><td>플라즈마 강화 화학 기상 증착</td><td>BMR 기술</td><td>HiDep-SC</td><td></td></tr><tr><td>포스트</td><td>Thorlabs</td><td>TR75 / M</td><td></td></tr><tr><td>포스트 홀더</td><td>Thorlabs</td><td>PH75E / M</td><td></td></tr><tr><td>쿼터 웨이브 플레이트</td><td>Thorlabs</td><td>AQWP10M-580</td><td></td></tr><tr><td>레지스트 현상액</td><td>Microchem</td><td>MIBK:IPA=1:3</td><td></td></tr><tr><td>회전식 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>RSP1/M</td><td></td></tr><tr><td>주사 전자 현미경</td><td>Hitachi</td><td>Regulus8100</td><td></td></tr><tr><td>XY 변환 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>XYF1/M</td><td></td></tr><tr><td>1인치 어댑터</td><td>Thorlabs</td><td>AD11F</td><td></td></tr><tr><td>1- 인치 렌즈 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>CP02/M</td><td></td></tr></tbody></table>

스핀 멀티플렉스 및 방향 멀티플렉션 된 모든 유전체 가시 메타 홀로그램의 데모

Demonstration of Spin-Multiplexed and Direction-Multiplexed All-Dielectric Visible Metaholograms

메타표면에서 실현한 광학 홀로그래피 기술은 초박형 및 거의 평평한 광학 장치의 형태로 프로젝션 볼륨 디스플레이 및 정보 암호화 디스플레이에 대한 새로운 접근법으로 부상했습니다. 공간 광 변조기를 사용한 기존의 홀로그램 기술과 비교하여, 메타홀로그램은 광학 설정의 소형화, 더 높은 이미지 해상도 및 홀로그램 이미지에 대한 가시성의 더 큰 필드와 같은 수많은 장점을 가지고 있습니다. 여기서, 인시던트 라이트의 스핀 및 방향에 민감한 광학 메타홀로그램의 제조 및 광학 특성화를 위한 프로토콜이 보고된다. 상기 메타표면은 수소무정형 실리콘(a-Si:H)으로 구성되며, 이는 전체 가시 범위에서 큰 굴절지수와 소형 소멸 계수를 가지고 있어 높은 송신 및 회절 효율을 초래한다. 이 장치는 인시던트 라이트의 스핀 또는 방향을 전환할 때 서로 다른 홀로그램 이미지를 생성합니다. 따라서 여러 유형의 시각적 정보를 동시에 인코딩할 수 있습니다. 제조 프로토콜은 필름 증착, 전자 빔 쓰기 및 후속 에칭으로 구성됩니다. 제조된 장치는 레이저, 선형 편광기, 쿼터 파판, 렌즈 및 충전 결합 장치(CCD)로 구성된 맞춤형 광학 설정을 사용하여 특성화될 수 있습니다.

상기 a-Si:H 메타표면은 높은 교차 편광 효율을 가능하게 하고 CMOS와 호환되는방법(도 1)을사용하여 제조될 수 있다; 이러한 특성은 확장 가능한 제조 및 가까운 미래 상용화를 가능하게 할 수 있습니다. SEM 이미지는 제작된 a-Si:H 메타표면(그림2)을나타낸다. 또한, A-Si:H는 TiO2 및 GaN보다 굴절률이 크므로, 약 4.7의 낮은 종횡비 나노구조에서도 회절 효율이 높은 a-SiH 메타 홀로그램을 실현할 수 있다. 633nm 파장의 계산된 효율은 74%였고 측정효율은 61%였다.
스핀 멀티플렉스 메타홀로그램은 단순히 사건의 핸드를 원형 편광광(도3a)을뒤집어 투영된 홀로그램 이미지를 전환할 수 있다. 이러한 스핀 멀티플렉스 메타홀로그램을 설계하기 위해 두 종류의 메타표면이 사용되었습...

우리는 스핀 및 방향 멀티플렉스 가시 대사장의 제조를위한 프로토콜을 제시한 다음 광학 실험을 수행하여 기능을 확인합니다. 이러한 메타홀로그램은 인코딩된 정보를 쉽게 시각화할 수 있으므로 프로젝션 볼륨 디스플레이 및 정보 암호화에 사용할 수 있습니다.

The optical holography technique realized by metasurfaces has emerged as a novel approach to projective volumetric display and information encryption ...

다기능 메타 표면 홀로그램은 여러 홀로그램 이미지를 생성 할 수 있습니다, 실제 초소형 홀로그램 디스플레이 응용 프로그램을위한 핵심 평면 광학 장치입니다. 멀티플렉스 금속 홀로그램을 생성하기 위해 빛의 속도와 전파 견인에 따라 두 개의 서로 다른 홀로그램 이미지를 렌더링할 수 있는 간단한 접근 방식을 사용합니다. 멀티플렉스 금속 홀로그램 설정을 이해하려면 제작 공정과 광학 특성화 및 측정 단계 의 특징 데모도 마찬가지로 중요합니다.김인키와 함께 절차를 시연하는 것은 제 실험실에서 박사 과정 학생인 다솔 리(Dasol Lee)가 될 것입니다. 전자 현미경 을 스캔하여 패턴 증착을 특성화하려면 전도성 폴리머를 기판에 떨어뜨리고 분당 2000 회전에서 1 분 동안 코드를 회전하십시오. 기판을 탄소 테이프로 샘플 홀더에 고정하고 공기 버튼을 눌러 하중 잠금 챔버를 배출합니다.홀더를 로드 잠금 챔버의 보류 막대에 놓고 EVAC를 눌러 하중 잠금 챔버를 대피시보도록 합니다. 스테이지 높이와 기울기 각도를 설정하려면 Z 센서를 8mm로 설정하고 T 센서를 0도로 설정합니다. OPEN 버튼을 눌러 하중 잠금 챔버 도어를 열고 홀더를 주 스캐닝 전자 현미경 챔버로 전송합니다.막대를 꺼내 닫기 버튼을 누릅니다. 진공 상태를 확인하고, 즉시 고전압으로 전자 총의 탄소 또는 먼지를 제거하기 위해 실행을 누릅니다. 현미경 소프트웨어에서 깜박이면 5킬로볼트의 가속 전압으로 전자 건을 켜고 빔 정렬을 클릭하여 빔 정렬을 클릭하여 중앙 위치에서 전자 빔을 정확하게 찾습니다.스테이지 컨트롤러를 사용하여 가운데빔을 찾고 조리개 정렬을 클릭하여 조리개를 조정하고 오명 정렬을 사용하여 원형 전자 빔을 만듭니다. 오명 컨트롤러를 사용하여 동일한 지점에서 안정적인 빔을 스캔하고 적절한 초점과 낙인 조정으로 전자 이미지를 스캔합니다. 모든 이미지를 획득하면 꺼져 전자 빔을 끄고 홈을 클릭하여 스테이지를 원래 위치로 되돌립니다.스테이지가 위치에 있을 때, 메인 챔버의 문을 열고 막대를 밀어 샘플 홀더를 선택합니다. 공기 버튼을 눌러 하중 잠금 챔버를 배출하고 홀더를 언로드합니다. 광학 특성화를 위해, 스핀 멀티플렉스 금속 홀로그램을 사용하여, 1 인치 광학 마운트에 연결할 수있는 어댑터에 다이오드 레이저 모듈을 부착하고, 다이오드 레이저의 높이를 조정하기 위해 포스트와 포스트 홀더를 사용합니다.클램프를 사용하여 위치를 수정하고 1인치 회전 마운트를 사용하여 하프 웨이브 플레이트를 조립합니다. 레이저 모듈 앞에 플레이트를 배치하여 선형 편광 광을 회전시키고 두 개의 거울을 개별 1인치 운동용 마운트에 장착합니다. 초기 빔의 방향을 정렬하려면 정렬 디스크를 레이저 앞에 배치하고 레이저 높이를 설정합니다.두 미러를 조정하여 빔이 교대 방향으로 90도에서 두 번 구부러지며 정렬 디스크를 두 번째 미러 근처에 배치합니다. 노브를 회전하여 중앙의 라이트를 정렬하여 첫 번째 미러의 각도를 조정하고 정렬 디스크를 두 번째 미러에서 멀리 이동합니다. 그런 다음 손잡이를 회전하여 중앙의 빛을 정렬하여 두 번째 미러의 각도를 조정합니다.빛이 두 위치에서 정렬 디스크의 중심을 통과할 때까지 정렬을 반복하고 미러 뒤에 중립 밀도 필터를 배치하여 빛의 강도를 제어합니다. 사고 광의 직경을 제어하기 위해 중립 밀도 필터 뒤에 홍채를 배치합니다. 선형 편광기와 쿼터 웨이브 플레이트를 자체 회전 마운트에 장착하고 선형 편광기와 홍채 뒤에 분기 웨이브 플레이트를 배치하여 원형 편광광을 만듭니다.날조된 금속 표면을 구멍이 있는 접시에 부착합니다. 직사각형 광학용 XY 번역 마운트에 플레이트를 장착하고 XY 번역 마운트를 조정하여 빛이 샘플의 패턴으로 향하도록 합니다. 금속 표면 후 렌즈를 놓고 초점 거리로 배치할 렌즈의 위치를 조정합니다.그런 다음 렌즈 후 충전 결합 장치 카메라를 배치하여 홀로그램 이미지를 캡처합니다. 광학 특성화를 위해, 방향 멀티플렉스 메타 홀로그램을 사용하여. 분기 파판 사이에 빔 스플리터를 배치하고 XY 변환 마운트를 배치하여 빔을 두 방향으로 나눕다.그런 다음 XY 번역 마운트와 렌즈 사이에 다른 빔 스플리터를 배치합니다. 빔이 90도에서 두 번 구부러지고 방향을 번갈아 가며 두 번째 빔 스플리터로 향하도록 빔을 조정하도록 두 개의 거울을 배치합니다. 마지막으로 빔이 샘플을 반대 방향으로 정확하게 방사하도록 빛을 정렬하고 다른 렌즈를 첫 번째 빔 스플리터의 오른쪽에 90도 배치합니다.그런 다음 충전 결합 장치 카메라를 배치하여 반대 방향에서 홀로그램 이미지를 캡처합니다. 명확한 스핀을 생성하는 가장 좋은 방법은 두 개의 홀로그램 이미지를 배치하는 방향을 정확하게 여러 광학 구성 요소를 정렬하는 것입니다. 이 스캐닝 전자 현미경 이미지에서, 제조 된 수소화 무정형 실리콘 금속 표면은 관찰 될 수있다.스핀 멀티플렉스 금속 홀로그램은 단순히 사건의 손아함을 원형으로 편광한 빛을 뒤집어 투영 된 홀로그램 이미지를 전환 할 수 있습니다. 다른 금속 표면은 빛이 왼쪽 또는 오른쪽으로 원형으로 편광되는지 여부에 따라 다른 반응을 생성할 수 있습니다. 그 결과, 입력 빔 편광 상태에 따라, 정보기술대학 및 로실험실 홀로그램 이미지는 높은 충실도로 실시간으로 전환될 수 있다.방향 멀티플렉스 메타 홀로그램은 인시던트 라이트 방향을 변경하여 투사된 홀로그램 이미지를 전환할 수 있습니다. 예를 들어, 빛이 기판 측에서 전진 방향으로 오는 경우 홀로그램 Rho 실험실 이미지를 관찰할 수 있습니다. 빛이 메타 표면 면에서 후진 방향으로 오면 홀로그램 정보 기술 대학 이미지가 시각화될 수 있습니다.예측된 이미지의 선명도는 편광 및 즉각적인 빛의 방향에 매우 민감하기 때문에 구성 요소 정렬은 명확한 홀로그램 이미지를 생성하는 데 특히 중요합니다. 이 멀티플렉스 금속 홀로그램과 활성 재료 플랫폼을 결합하여 프로젝트를 쉽게 변경할 수 있는 활성 금속 홀로그램을 개발할 계획입니다.

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자기 변조 biosensing 시스템은 빠르게, sensitively 단순히 같은 DNA 분자와 단백질과 같은 생물 학적 assays를 감지하는 활용됩니다.

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디지털 micromirror 장치 (DMD)는 흥분의 연결을 제어할 수있는 시간과 공간의 복잡한 패턴을 생성할 수 있습니다. 설계, 건설 및 DMD 시스템의 운영과 관련된 문제가 논의됩니다. 이러한 시스템은 말초 돌기 분기 지점에 걸쳐 비선형 통합의 데모를 활성화.

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우리는 MEMS 장치의 검사 및 특성화를위한 소형 반사 디지털 홀로 그래픽 시스템 (CDHM)을 제시한다. 자연의 기하학적 배율을​​ 제공 발산 입력 파를 사용하는 렌즈없는 디자인이 설명된다. 모두 정적 및 동적 연구가되게됩니다.

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파면 정형을 이용하여 광섬유를 통해 다중 신호 전송

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광나노구조체의 스펙트럼 및 각도 해결 된 자기 광학 특성 분석

동적 홀로그램 3D의 제작을 위해 초미세 입자 실버 할로일화물 홀로그램 에멀젼에 동일한 밝기, 투명도 및 균일 한 색상을 보여주는 매우 사실적인 풀 컬러 아날로그 홀로그램 세트를 기록하는 프로토콜을 제시합니다. 표시.

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중간경적 전세포 뇌 지도화를 위한 주사 전자현미경 호환 광학 영상 방법

배우세요 스핀 및 방향 멀티플렉싱된 가시광 메타 홀로그램 제작 프로토콜과 광학 실험 방법을. 이 기술은 볼륨 디스플레이와 정보 암호화에 활용됩니다.

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