Demonstracja wszystkich dielektrycznych widzialnych metahologramów z multipleksem spinowym i kierunkowym

Wielofunkcyjne hologramy meta surface, które mogą generować wiele obrazów holograficznych, są kluczowymi płaskimi urządzeniami optycznymi do prawdziwych ultrakompaktowych wyświetlaczy holograficznych. Aby wygenerować metalowy hologram multipleksowy, używamy prostego podejścia, w którym można renderować dwa różne obrazy holograficzne, w zależności od prędkości światła i trakcji propagacji. Aby zrozumieć ich konfigurację hologramu metalowego multipleksowego, należy zademonstrować zarówno proces wytwarzania, jak i charakterystykę optyczną, a równie ważne są etapy pomiaru.

Procedurę z Inki Kim zademonstruje Dasol Lee, doktorant z mojego laboratorium. Aby scharakteryzować osadzanie wzoru za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej, upuść przewodzący polimer na podłoże i obracaj kod z prędkością 2000 obrotów na minutę przez jedną minutę. Przymocuj podłoże do uchwytu próbki za pomocą taśmy węglowej i naciśnij przycisk powietrza, aby odpowietrzyć komorę blokady ładunku.

Umieść uchwyt na pręcie mocującym komory blokady ładunku i naciśnij EVAC, aby opróżnić komorę blokady ładunku. Aby ustawić wysokość stołu montażowego i kąt pochylenia, ustaw czujnik Z na osiem milimetrów, a czujnik T na zero stopni. Naciśnij przycisk OTWÓRZ, aby otworzyć drzwi komory zamka załadunku i naciśnij pręt przytrzymujący, aby przenieść uchwyt do głównej komory skaningowego mikroskopu elektronowego.

Wyciągnij pręt i naciśnij przycisk ZAMKNIJ. Sprawdź stan próżni i naciśnij wykonaj, aby usunąć węgiel lub pył z pistoletu elektronowego o natychmiastowym wysokim napięciu. Mrugnij w oprogramowaniu mikroskopu, aby włączyć pistolet elektronowy o napięciu przyspieszającym pięciu kilowoltów, i kliknij wyrównanie wiązki, aby dostosować wyrównanie wiązki, aby precyzyjnie zlokalizować wiązkę elektronów w pozycji środkowej.

Użyj kontrolera stolika, aby zlokalizować wiązkę w środku, a następnie kliknij przycisk wyrównania przysłony, aby dostosować przysłonę, oraz wyrównania stygmatów, aby utworzyć okrągłą wiązkę elektronów. Użyj kontrolera stygmatyzacji, aby uzyskać stabilną wiązkę, po prostu skanuj w tym samym miejscu i przechwytuj skaningowe obrazy elektronów z odpowiednią regulacją ostrości i stygmatów. Po pobraniu wszystkich obrazów kliknij przycisk OFF (Wył.), aby wyłączyć wiązkę elektronów, a następnie kliknij przycisk Home (Strona główna), aby przywrócić stolik do jego pierwotnego położenia.

Gdy stolik znajdzie się na swoim miejscu, otwórz drzwi głównej komory i popchnij pręt, aby podnieść uchwyt próbki. Naciśnij przycisk powietrza, aby odpowietrzyć komorę blokady ładunku i rozładować uchwyt. Aby uzyskać charakterystykę optyczną, za pomocą metalowego hologramu z multipleksem spinowym, przymocuj moduł lasera diodowego do adaptera, który można podłączyć do jednocalowego uchwytu optycznego, a następnie użyj słupka i uchwytu słupka, aby wyregulować wysokość lasera diodowego.

Użyj zacisku, aby ustalić pozycję, i użyj jednocalowego uchwytu obrotowego, aby zmontować płytę półfalową. Umieść płytkę przed modułem laserowym, aby obrócić światło spolaryzowane liniowo i zamontuj dwa lustra na indywidualnych jednocalowych mocowaniach kinematycznych. Aby wyrównać kierunek początkowej wiązki, umieść tarczę wyrównującą przed laserem i ustaw wysokość lasera.

Wyreguluj oba lusterka tak, aby wiązka zagięła się dwukrotnie pod kątem 90 stopni w naprzemiennych kierunkach i umieść tarczę wyrównującą w pobliżu drugiego lustra. Obróć pokrętła, aby wyrównać światło pośrodku, aby wyregulować kąt pierwszego lustra i przesuń tarczę wyrównującą daleko od drugiego lustra. Następnie obróć pokrętła, aby wyrównać światło pośrodku, aby wyregulować kąt drugiego lustra.

Powtarzaj wyrównanie, aż światło przejdzie przez środek tarczy wyrównującej w obu miejscach i umieść filtr o neutralnej gęstości za lustrem, aby kontrolować intensywność światła. Umieść tęczówkę za filtrem o neutralnej gęstości, aby kontrolować średnicę padającego światła. Zamontuj polaryzator liniowy i płytkę ćwierćfalową na własnym uchwycie obrotowym i umieść polaryzator liniowy oraz płytkę ćwierćfalową za tęczówką, aby uzyskać światło spolaryzowane kołowo.

Przymocuj sfabrykowaną metalową powierzchnię do płyty z otworem. Zamontuj płytkę na mocowaniu translacyjnym XY dla optyki prostokątnej i wyreguluj mocowanie translacyjne XY tak, aby światło było kierowane na wzór w próbce. Umieść obiektyw za metalową powierzchnią i dostosuj położenie obiektywu, który ma być umieszczony na ogniskowej.

Następnie umieść kamerę urządzenia sprzężonego z ładowaniem za obiektywem, aby przechwycić obraz hologramu. Do charakteryzacji optycznej przy użyciu metahologramu z multipleksem kierunkowym. Umieść rozdzielacz wiązki między płytą ćwierćfalową a mocowaniem translacyjnym XY, aby podzielić wiązkę na dwa kierunki.

Następnie umieść kolejny rozdzielacz wiązki między mocowaniem translacyjnym XY a obiektywem. Umieść dwa lustra tak, aby wiązka zakrzywiała się dwukrotnie pod kątem 90 stopni i naprzemiennie, a następnie dostosuj wiązkę, która ma być skierowana do drugiego rozdzielacza wiązki. Na koniec ustaw światło tak, aby wiązka prawidłowo wypromieniowywała próbkę w przeciwnym kierunku i umieść kolejną soczewkę pod kątem 90 stopni po prawej stronie pierwszego rozdzielacza wiązki.

Następnie umieść kamerę urządzenia sprzężonego z ładunkiem, aby przechwycić obraz hologramu z przeciwnego kierunku. Najlepszym sposobem na uzyskanie wyraźnego spinu i kierunku, w którym umieścić dwa obrazy holograficzne, jest precyzyjne wyrównanie wielu elementów optycznych. Na tym obrazie ze skaningowej mikroskopii elektronowej można zaobserwować wytworzone uwodornione amorficzne powierzchnie krzemowo-metalowe.

Metalowy hologram z multipleksem obrotowym może przełączać wyświetlane obrazy holograficzne, po prostu odwracając ręczność padającego światła spolaryzowanego kołowo. Różne powierzchnie metalowe mogą wywoływać różne reakcje, w zależności od tego, czy światło jest spolaryzowane kołowo w lewo, czy w prawo. W rezultacie, w zależności od stanów polaryzacji wiązki wejściowej, obrazy holograficzne Uniwersytetu Informatycznego i laboratorium Rho mogą być przełączane w czasie rzeczywistym z wysoką wiernością.

Metahologram multipleksu kierunkowego może przełączać wyświetlane obrazy holograficzne, zmieniając kierunek padającego światła. Na przykład, jeśli światło pada w kierunku do przodu od strony podłoża, można zaobserwować holograficzne obrazy laboratoryjne Rho. Jeśli światło pada w kierunku wstecznym od strony powierzchni meta, można wizualizować obrazy Holograficznego Uniwersytetu Informatycznego.

Ponieważ klarowność przewidywanych obrazów jest bardzo wrażliwa na polaryzację i kierunek światła natychmiastowego, wyrównanie komponentów jest szczególnie ważne dla uzyskania wyraźnych obrazów holograficznych. Planujemy opracować aktywny hologram metalowy, który łączy ten multipleksowany metalowy hologram z platformą materiałów aktywnych, aby łatwo zmienić projekt, obrazy hologramu za pomocą bodźców zewnętrznych.