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Artigo de método

Caracterização de anisotrópicos Leaky Modo moduladores para Holovideo

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DOI:

10.3791/53889

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19 de março de 2016

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

Neste artigo

Resumo

Este trabalho descreve a fabricação e caracterização de moduladores anisotrópicos de modo vazado para vídeo holográfico.

Resumo

As exibições do Holovideo são baseadas em moduladores de luz espacial de curvatura de luz. Um desses moduladores de luz espacial é o modulador de modo com vazamento anisotrópico. Este modulador é particularmente adequado para experimentação de vídeo holográfico, pois é relativamente simples e barato de fabricar1-3. Algumas vantagens adicionais dos dispositivos de modo com vazamento incluem: grande largura de banda agregada, separação de polarização da luz de sinal do ruído, grande deflexão angular e controle de frequência de cor1. Para obter essas vantagens, é necessário ser capaz de caracterizar adequadamente esses dispositivos, pois sua operação é fortemente dependente dos parâmetros do guia de ondas e do transdutor4. Para caracterizar os moduladores, os autores usam um acoplador de prisma comercial, bem como um aparelho de caracterização personalizado para identificar modos guiados, calcular a espessura do guia de ondas e, finalmente, mapear a entrada de frequência do dispositivo e a saída angular dos moduladores de modo com vazamento. Este trabalho fornece uma descrição detalhada da medição e caracterização de moduladores de modo vazado adequados para vídeo holográfico colorido.

Introdução

A maioria das tecnologias de displays holográficos, tais como válvulas de luz pixelated, bem como dispositivos MEMS e de onda em massa moduladores óptico-acústico, são demasiado complexos para permitir uma ampla participação em seu desenvolvimento. Moduladores pixelated, especialmente aqueles com camadas de filtro e aviões de volta ativos pode exigir dezenas de etapas de padronização para construir 5 e pode ser limitado pela fan-out 6. Quanto maior o número de passos de modelação quanto maior a complexidade do dispositivo, e quanto mais apertado o protocolo de fabricação deve ser a obtenção de um rendimento razoável do dispositivo 7. -Ondas massa moduladores óptico-acústico não se prestam a wafer processos baseados 8,9. Anisotrópicos moduladores modo gotejante, no entanto, exigem apenas duas etapas de padronização para fabricar e utilizar técnicas de microfabricação relativamente padrão 10,11. O acesso a estes processos tornam possível para qualquer instituição com instalações de fabrico de modestos para participar no desenvolvimento da htecnologia de exibição de vídeo olographic 12.

A simplicidade de fabricação do dispositivo pode ser enganadora, no entanto, como o bom funcionamento dos dispositivos é fortemente dependente de guias de ondas, que tem de ser cuidadosamente medido e ajustado para atingir as características desejadas do dispositivo. Por exemplo, se a guia de onda é muito profundo, largura de banda operacional do dispositivo será estreitada 13. Se a guia de onda é muito raso, o dispositivo pode não funcionar para iluminação vermelha. Se o guia de ondas é recozido muito tempo, a forma do perfil de profundidade da guia de ondas será distorcida, e as transições de vermelho, verde e azul não pode sentar-se adjacente no domínio da frequência 14. Neste trabalho os autores apresentam as ferramentas e técnicas para realizar esta caracterização.

O modo modulador permeável é constituído por um guia de ondas de protões trocadas indiffused na superfície de um piezoeléctrico, x-cortado niobato de lítio substrato 15,16. Numa extremidadedo guia de ondas é um transdutor interdigital de alumínio, ver Figura 1. A luz é introduzida no guia de ondas usando um acoplador prisma 17. O transdutor seguida lança ondas acústicas que interagem com contralinearly luz no guia de ondas ao longo do eixo y da superfície. Esta interacção casais guiadas luz num modo gotejante que escapa para fora da guia de ondas para a granel e finalmente sai do substrato a partir da aresta da face 18,19. Essa interação também gira a polarização da luz TE guiada polarizada TM luz polarizada modo gotejante. O padrão de onda acústica de superfície é o holograma, e é capaz de digitalizar e formação da luz de saída, para formar uma imagem holográfica.

O guia de ondas é criado por permuta de protões. Em primeiro lugar, o alumínio é depositado sobre o substrato. Em seguida, o alumínio é modelado foto-litografia e gravado para expor regiões do substrato para se tornar canais de guia de onda. O restante de alumínio actua como um discomáscara. O substrato é imerso numa massa fundida de ácido benzóico, que faz variar o índice de superfície nas regiões expostas. O dispositivo é removido, limpo e recozidas num forno de mufla. A profundidade final de guia de ondas determina o número de transições de modo gotejantes. A profundidade de guia de onda também determina a frequência de cada transições guiadas-se o modo para cada cor 4.

Os transdutores de alumínio são formadas por descolagem. Depois de guias de ondas são formados, um E-feixe resistir é girada sobre o substrato. Um transdutor interdigital está modelado com um feixe de electrões para formar um transdutor piava concebido para responder à banda de 200 MHz responsável por controlar a cor em dispositivos de guia de onda. O período de dedo é determinado pela Λƒ = V, em que, Λ, é o período de dedo, V, é a velocidade do som no substrato e, ƒ, é a frequência de rádio (RF). O transdutor terá uma impedância que devem ser iguais para 75 ohms para um funcionamento eficaz 20.

O guiada à interação modo gotejante ocorre em freqüências diferentes para diferentes comprimentos de onda da luz de iluminação e, como resultado da luz vermelha, verde e azul pode ser controlada no domínio da frequência. O padrão de onda acústica de superfície é gerado por um sinal de RF enviada para o transdutor interdigital. A RF do sinal de entrada traduzir para frequências espaciais sobre o padrão de onda acústica de superfície. O guia de ondas pode ser fabricado de modo a que os sinais de baixa frequência controlar a varredura angular e amplitude da luz vermelha, enquanto frequências médias controlar a luz verde e altas frequências controlar a luz azul. Os autores identificaram um conjunto de parâmetros de guia de onda que permitem que todos os três destas interacções de ser separado e adjacente no domínio da frequência, para que todas as três cores pode ser controlada com um único sinal de 200 MHz, o que é a largura de banda máxima de unidades de matérias-primas de processamento gráfico ( GPUs).

Ao combinar a largura de banda de um canal de GPUpara o de um modulador de modo permeável, o sistema torna-se totalmente paralela e escalável. Ao adicionar largura de banda pares combinados de GPUs e os canais de modo modulador com vazamentos, pode-se construir telas holográficas de tamanho arbitrário.

Depois que o dispositivo é criado, ele é cuidadosamente caracterizado para verificar se as frequências para transição de modo guiado-to-gotejante são apropriadas para o controle de cor frequência. Em primeiro lugar, a localização dos modos guiados são determinados por um acoplador de prisma comercial para confirmar que a guia de onda tem a profundidade apropriada e o número correcto de modos guiados. Em seguida, depois de os dispositivos são montados e empacotados, que são colocados em um acoplador de prisma personalizado que mapeia as frequências de entrada da luz de saída digitalizado. Os dados resultantes dá a resposta entrada de frequência e a resposta de saída angular para a luz vermelha, verde e azul para o dispositivo a ser testado. Se o dispositivo tiver sido correctamente fabricados, o dispositivo de entrada de resposta será separado emfrequência e a resposta de saída será sobreposição no ângulo. Quando isto for confirmado, o dispositivo está pronto para uso num monitor de vídeo holográfico.

As primeiras medições ter lugar antes do dispositivo foi embalado. A profundidade de guia de onda é determinado por um acoplador de prisma comercial. Isso pode ser feito com apenas um comprimento de onda de iluminação (tipicamente 632 nm vermelho) mas os autores alteraram o seu acoplador de prisma comercial para permitir que ele para reunir informações modo de luz vermelha, verde e azul. Após o acondicionamento, o dispositivo é submetido a uma segunda medição de um acoplador de prisma personalizada que regista luz deflectida de saída como uma função de entrada de RF. Uma descrição detalhada destas medições segue. etapas de fabricação são também dadas.

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Protocolo

1. Preparação inicial

Nota: Comece com um novo X-cut wafer niobato de lítio. Deve ser de grau óptico, 1 mm de espessura, limpo, sem nada depositada sobre a superfície, ambos os lados polido, e o lado de cima marcado.

  1. Utilizando um evaporador de feixe de electrões ou máquina equivalente a um vácuo de 50 μTorr, evapora-se a 200 nm, de alumínio sobre a bolacha a 5 A / s. Para replicar os resultados apresentados, posicionar a constelação wafer 65 cm acima do cadinho de alumínio.
  2. Girar em 30 gotas de uma foto protecção positiva AZ3330, tais como, a 3.000 rpm durante 60 seg. Softbake a resistir a 90 ° C durante 60 seg. Nota: Para uma descrição detalhada da mecânica de filmes de polímeros que giram ver o trabalho por CJ Lawrence 21.
  3. Usando a máscara adequada, tal como o arquivo "Máscara 1. Troca de Prótons Mask.dxf" fornecido no apêndice, expor o wafer usando um alinhador de máscara com uma lâmpada de mercúrio de 350 W ou seu equivalente por 10 seg como por specificati máquinaons. Certifique-se de que a bolacha é alinhado de modo a que as guias de onda são paralelas ao eixo dos y.
  4. Desenvolver a resistir em um desenvolvedor fotorresiste positivo para 60 seg. Disco cozer a bolacha durante 60 segundos a 110 ° C. Etch longe o alumínio exposto completamente submergindo-o durante 2 minutos numa solução 1 L etch alumínio aquecido a 50 ° C.
    CUIDADO: etch alumínio é tóxico, corrosivo e prejudicial. Veja MSDS para manuseio e armazenamento deste produto químico adequado. Usar equipamento de protecção individual adequado para o ácido ao manusear este produto químico.
  5. Remover a máscara foto-resistente com uma lavagem de acetona seguido de álcool isopropílico (IPA).
  6. Usando um 0,016 pol. Lâmina de diamante de espessura com uma profundidade de 0,165 a exposição na. Em um corte em placas automático viu, cortar a bolacha em 10 x 15 mm 2 dispositivos com a dimensão longa paralelo ao eixo y.
    Nota: A lâmina não vai cortar todo o caminho através do substrato. Para separar cada dispositivo, basta salientar cada corte feito pela serra de corte em cubos. Cada 10 x 15 mm2 dispositivo individualmente percorrer as etapas restantes do protocolo.

2. Troca de Prótons

  1. Coloque um dispositivo individual num tubo de ensaio com um pequeno orifício de chão na parte inferior para permitir a interacção entre o dispositivo e todos os banhos líquidos.
  2. permuta do protão do dispositivo por imersão em 1 L de uma massa fundida de 99% de ácido benzóico puro a 240 ° C. Usar um tempo de imersão de 10 min e 10 seg, a fim de atingir a profundidade alvo de 0,4504 uM.
    Nota: O tempo de imersão de troca de protões é ditada por o coeficiente de difusão, D, que por fusão dos autores é actualmente D = 0,2993. O tempo de imersão de troca de protões é calculado usando a relação t = d 2 / (4 D). Nesta equação, T é o tempo de troca em horas, d é a profundidade de guia de ondas em microns, e D é o coeficiente de difusão. Para uma descrição detalhada dos mecanismos de troca de prótons ver o trabalho por JL Jackel 15.
  3. Remover o dispositivo e deixe esfriar por 5 minutos ou até que frio ao toque. Limpe qualquer resíduo de ácido benzóico com uma lavagem de acetona, em seguida IPA.

3. Anneal

  1. Coloque o dispositivo em um tubo de ensaio regular e enrole o tubo em papel alumínio. Colocar o tubo em um forno de mufla durante 45 min a 375 ° C. Remover o dispositivo e deixe esfriar por 5 minutos ou até que frio ao toque.

4. Limpe

  1. Lave a máscara de alumínio a partir do dispositivo usando etch alumínio de aproximadamente 2 min a 50 ° C. Limpar o dispositivo no etch piranha ácido para remover todos os resíduos orgânicos.
    CUIDADO: etch piranha ácido é tóxico, corrosivo e prejudicial. Veja MSDS para manuseio e armazenamento destes produtos químicos adequada. Usar equipamento de protecção individual adequado para o ácido ao manusear esses produtos químicos.
  2. Lavar o dispositivo em acetona, em seguida, o IPA, e seca com azoto comprimido.

5. Medidas de guia de onda

  1. O uso de qualquer medida de guia de ondas analisador comercial as características da guia de onda de protões trocadas.
    Nota: Um bom dispositivo terá 2 modos guiados usando um laser de 633 nm. Ver Figura 2 para um exemplo de resultados desejados. Se o dispositivo mostra mais do que dois modos guiados para iluminação vermelho, então o tempo de troca no passo 2.2 deve ser reduzida. Do mesmo modo, se o dispositivo mostra menos do que dois modos guiados o tempo de troca deve ser aumentada.

6. Adicione Resista

  1. Rodada em 4 gotas de um levante Resist (LOR) a 3.000 rpm durante 60 segundos e, em seguida, leve ao forno a 200 ° C por 1 hora. Remover o dispositivo e permitir-se arrefecer durante 5 min ou até que fria ao toque. Rotação em 4 gotas de uma solução 3: 1 de metacrilato de polimetilo (PMMA) e anisole a 3000 rpm durante 60 segundos e depois cozer a 150 ° C durante 15 min.
  2. Remover o dispositivo e permitir-se arrefecer durante 5 min ou até que fria ao toque. Girar em 2 gotas de um polímero condutor a 1000 rpm durante60 seg, em seguida girar a 6000 rpm durante 4 segundos para remover qualquer excesso.

7. Pattern

  1. Use um microscópio eletrônico reforçada com um redutor de feixe para permitir a escrita ou uma máquina equivalente a expor o dispositivo.
    1. Sob um vácuo de 50 μTorr, expor a camada condutora a um feixe de electrões com uma dose de área de 30 uC / cm 2, que verifica o padrão dos transdutores interdigitais. Para replicar os resultados, use uma corrente de feixe de medição de 410 pA.
    2. Escrever o padrão de um arquivo .dxf ou equivalente no microscópio eletrônico de acordo com especificações da máquina.
      Nota: Para uma descrição detalhada do processo de litografia por feixe de elétrons ver o trabalho realizado pela RE Fontana 22.

8. Desenvolver

  1. Retirar a camada condutora, por lavagem o dispositivo em um fluxo contínuo de água desionizada durante 5 segundos. Remover o PMMA exposto por imersão do dispositivo em 1: solução de metil 3 isobutyl cetona (MIBK) e IPA para 45 seg.
    1. Retire do 1: solução a 3 de MIBK: IPA e enxaguar com IPA por 5 s. Seca-se o dispositivo com azoto comprimido.
  2. Repita os passos 8.1-8.1.1 como necessárias para desenvolver plenamente o PMMA.
    Nota: No entanto expor o dispositivo à solução de MIBK: IPA em apenas incrementos de 5 segundos. desenvolvimento completo deve revelar a LOR debaixo do PMMA e pode ser identificado por coloração uniforme em toda a superfície desenvolvida rodeado por bordas nítidas e cantos.
    Nota: Durante desenvolvimento de PMMA leva a pequena blowout recurso e pode apagar completamente os dedos transdutores interdigitais deixando um único bloco desenvolveram grandes. Da mesma forma em desenvolvimento deixa resíduos não uniformes que irão diminuir a eficácia do processo de decolagem que se segue.
  3. Remover LOR na região exposta por imersão do dispositivo numa solução 1: 1 de um programador apropriado e água desionizada durante 25 seg. Retire do 1: solução a 1 de um appropriate desenvolvedor e água deionizada. Enxágüe com IPA por 5 s.
    1. A seco com azoto comprimido. Repita os passos 8.3 conforme necessário para desenvolver plenamente o LOR.
      Nota: No entanto expor o dispositivo para a solução de um programador apropriado e água desionizada apenas em incrementos de 2 seg. desenvolvimento completo deve revelar a superfície do substrato, sob a LOR. Pode ser identificada por coloração branca uniforme em toda a superfície desenvolvida, mantendo fresco arestas e cantos. Falha no desenvolvimento da LOR adequadamente também leva aos problemas discutidos em 8.2.3.1. Veja a Figura 3 para um processo de desenvolvimento exemplo LOR.
      Nota: Mudar para uma relação mais baixa de um desenvolvedor adequado à água deionizada, como 1: 2 ou 1: 3 é útil como o dispositivo se aproxima de desenvolvimento completo para permitir que os traços finos de se desenvolver sem soprar o dispositivo. No entanto, não é vantajoso começar com estas doses como total de tempo aumenta e excede a altura óptima no desenoper.

9. Depósito de alumínio

  1. Utilizando um evaporador de feixe de electrões ou máquina equivalente a um vácuo de 50 μTorr, evapora-se a 200 nm, de alumínio sobre a bolacha a 5 A / s.

10. Liftoff alumínio

  1. Encher um grande prato de vidro com 750 ml de água sobre uma placa quente a 90 ° C. Inserir um tampão de plástico dentro do prato de água. Num recipiente pequeno de vidro separada submergir o dispositivo numa solução de N-metil-2-pirrolidona (NMP) 100 ml.
  2. Colocar o recipiente de solução de NMP contendo o dispositivo para o tampão de plástico assegurar que o nível de água não exceda a altura do recipiente de NMP. Cubra e deixe descansar 3-4 horas ou até que a decolagem de alumínio está completa. Remova o dispositivo do NMP.
    Nota: É vantajoso para limpar grandes seções de alumínio do dispositivo antes de removê-lo do banho de NMP. Faça isso usando uma pipeta preenchido com NMP para esguichar a um dispositivod derrubar qualquer restantes grandes pedaços de alumínio indesejada.
  3. Lavar o dispositivo no IPA e seco com nitrogênio comprimido. Sob um microscópio, verifique se a decolagem está completa. Se o alumínio residual indesejada permanece, molhe o dispositivo com acetona e muito gentilmente escovar com uma haste de sala limpa revestido em acetona para remover.
  4. Enxágüe em IPA, seco com nitrogênio comprimido, e verifique novamente sob o microscópio. Repetir 10,3 e 10,4, conforme necessário.

11. Polish the End

  1. Revestir o dispositivo numa película de protecção, tais como uma camada de material fotosensitivo positivo. Prender o dispositivo de modo a que a extremidade com os transdutores é exposta durante o polimento. Utilizando processos de polimento adequados 23, lentamente polir a extremidade do dispositivo para uma rugosidade de superfície de menos do que 100 nm, de modo que não há defeitos na superfície interfere com a luz que sai do dispositivo.
  2. Retirar o dispositivo da braçadeira e limpar a película protetora. Se fotorresistente foi utilizado como uma película de protecção, uma generosaenxaguar em acetona e, em seguida, IPA irá removê-lo. Seca-se a amostra, tal como necessário com azoto comprimido.

12. Monte em uma placa de Breakout

  1. Se qualquer montagem é necessário para a placa de fuga RF, montar a bordo de fuga de acordo com as suas especificações.
  2. Construir, de lâminas de vidro, uma plataforma de montagem para segurar firmemente, tanto a bordo de fuga RF eo dispositivo. Nota: A plataforma de montagem é construída em forma de U de três lâminas de vidro: um 75 x 50 x 1 mm3 e dois 75 x 25 x 1 mm3.
    1. Coloque uma gota generosa de supercola sobre a quarta mais à esquerda da grande slide. Coloque uma das lâminas mais pequenas sobre o grânulo de supercola modo que a borda mais à esquerda e a extremidade inferior se alinham com as arestas correspondentes na lâmina grande.
    2. Aplicar firme e pressão igual para as duas corrediças até que os conjuntos de super cola, cerca de 15 seg. Repetir o processo para o quarto mais à direita da lâmina grande.
  3. Monte o device ao topo da plataforma de montagem com fita dupla face. Certifique-se a fim de as saliências do dispositivo a extremidade da plataforma de montagem de modo que a plataforma de montagem não interfere com a luz que sai da extremidade do dispositivo.
  4. Montar o bordo de fuga de RF para a plataforma de montagem de modo que não está no caminho do feixe de luz que sai do dispositivo. Uma forma simples de o fazer é a de elevar o bordo de fuga com uma fita de espessura de modo que a parte inferior do bordo de fuga é acima da parte superior do dispositivo.
  5. Fio de ligação as almofadas no dispositivo para seus respectivos locais na placa de fuga de RF. Use uma série nH indutor 27 a impedância corresponder cada transdutor para as entradas de bordo de fuga.

13. Prism Coupling

  1. Selecione um prisma rutilo à luz casal no dispositivo. A polarização da luz (transverso eléctrico) devem ser paralelos ao eixo óptico do rutilo do eixo óptico (eixo Z) do niobato de lítio X-corte.
  2. limpo tele entre em contato com superfícies do dispositivo e do prisma completamente com IPA. Posicionar o prisma de modo que esta se encontra centrada sobre o canal a ser testado.
  3. Pressionar a parte inferior do prisma firmemente contra a parte superior do dispositivo com um mecanismo de aperto. Nota: Não aperte a pressão excessiva vai rachar o substrato e danificar o prisma de acoplamento.
  4. Se for bem sucedido, observar uma mancha molhada aparecerá.
    Nota: um ponto molhado é uma região de reflexão interna total frustrada na interface entre o prisma e a amostra. Para um exemplo de acoplamento de prisma adequado veja a Figura 4.

14. Monte no aparelho de Caracterização

  1. Montar o dispositivo na plataforma rotativa do aparelho de caracterização cor divisão de frequência para anisotrópicos moduladores modo de luz vazamentos discutidos por A. Henrie 4.
    Nota: Uma esquemática do aparelho Caracterização é fornecido na Figura 5.

15. Alinhar no aparelho de Caracterização

  1. Ligue o laser. Para replicar os resultados apresentados neste uso de papel 5 V para 638 nm, 5,5 V para 532 nm, e 6,5 V para 445 nm.
  2. Atenuar o feixe até que a intensidade da luz dispersa é confortável para o olho. Verifique a polarização do laser.
    1. Coloque um polarizador no caminho do feixe após a placa de meia onda para que ele bloqueia polarizado horizontalmente luz. Rode a placa de meia onda para alcançar atenuação máxima da luz laser. Remover o polarizador.
  3. rodar manualmente a plataforma de modo a que o ângulo entre o laser e a superfície superior do dispositivo é definida como o ângulo de entrada correcto.
    Nota: O ângulo apropriado pode ser encontrado no Quadro 1 de acordo com o comprimento de onda de teste pretendida e modo.
  4. Alinhar prisma utilizando as fases de translação linear, quando o ponto focal do laser passa através do canto de 90 ° do prisma. Nota: Aumento SC de laseratter causada pelo canto do prisma, por vezes, pode ser visto.
    1. Neste ponto, a luz deve ser de acoplamento para dentro do dispositivo, que pode ser verificada quer pela sequência característica de luz causado por espalhamento no guia de ondas ou pelas linhas de modo característico que saem da extremidade do dispositivo 24 (ver Figura 6).
      Nota: Se estiver usando linhas de modo a verificar o acoplamento, é útil para remover o medidor de energia a partir do caminho do feixe. Em vez inserir um objeto dispersão uniforme, tal como uma folha de papel branco, para o caminho do feixe.
    2. Se não for detectado de acoplamento, lentamente rodar o dispositivo, mantendo a borda de acoplamento do prisma no ponto focal do laser. Se depois de cinco graus de rotação em ambas as direcções de acoplamento não pode ser detectado, remover o dispositivo da plataforma rotativa, remover o prisma e retornar para o passo 13.
  5. Uma vez que o acoplamento é detectado, afinar as rotacionais fases de plataforma e de tradução linear para maximizar o acoplamento da luz.

16. Fixe a entrada de RF e Coloque o Dispositivo

  1. Substituir o medidor de energia que foi removida durante o alinhamento. Também remover quaisquer obstáculos ao caminho do feixe utilizado para fins de alinhamento.
  2. Fixe a entrada de RF para o conselho de fuga dispositivo e ligar o gerador de sinais de RF. Certifique-se o amplificador é alimentado. Nota: Para proteger o dispositivo de neutralização, a potência eléctrica do sinal que chega do dispositivo não deve ser superior a 1 W;
  3. Remova qualquer atenuação utilizado para a segurança durante o alinhamento. O laser é agora nos níveis de potência óptica utilizados para o ensaio. Colocar todo o sistema em uma caixa opticamente isolar.

17. Execute o programa de testes fornecidas

  1. Obter um gerente de equipamentos de laboratório para executar o dispositivo caracterização, tais como a AutomatedDeviceCharacterization.vi arquivo LabView fornecida no apêndice.
  2. Insira todos os parâmetros do usuário no sof testestware no computador de controlo. Nota: A Figura 7 é fornecido para aqueles que utilizam o arquivo de controle experimento fornecido. Ele indica com uma caixa amarela os campos que devem ser atualizados antes de cada teste automatizado é executado para que o programa analítico fornecido para executar corretamente na etapa 19.
    1. Para replicar os resultados apresentados neste artigo utilizar os seguintes parâmetros de teste: Frequência inicial: 100 MHz, freqüência final: 800 MHz, frequência da passada: 10, Áspero posição inicial: 0, Áspero posição final: 25, e posição da etapa: 1. Faça -se que a "saída para arquivo" botão é pressionado.
  3. Execute o programa de testes.
    Nota: O programa fornecido dirige um medidor de energia ao longo de uma faixa linear em intervalos definidos pelo usuário. Em cada posição o sinal de entrada RF é varrido através de um conjunto de frequências escolhidas e medições de potência são feitas. A medição também é feito com a entrada de RF na sua configuração mais baixa frequência e menor potência de saída que tem sido experimentally determinada como equivalente a nenhum sinal de entrada 4. Estas medições são então representados graficamente em tempo real de um gráfico interactivo 3D.
    1. Observe os quatro arquivos de saída: * config.csv descreve a experiência, * data.csv contém a leitura de energia em cada frequência, * no_stim.csv contém a leitura ruído de fundo, e * graph.jpeg contém uma cópia do gráfico para o usuário Interface do programa como era quando o programa terminou. Veja a Figura 8.
  4. 15-17 Repetir secções para cada comprimento de onda e o modo TE1 descrito na Tabela 1.

18. Analisar os perfis de saída Frequência e angulares

  1. Obter um programa de análise estatística ou baixar o código MATLAB CompareWDMmodes.m fornecida no apêndice.
  2. Na pasta (onde o programa está localizado), crie uma subpasta, "Número de amostra", digite o "Número de amostra" para o programa de testes. O número da amostra é anúmero de identificação do dispositivo.
  3. Nesta pasta, "Número de amostra", criar três subpastas. O nome de cada pasta da seguinte forma: "Número de amostra" _ "Color" _M1_ "transdutor". Os nomes em "negrito e itálico" são valores inseridos no programa de testes pelo usuário. (Por exemplo A16_BLUE_M1_T1, C5_RED_M1_T13, ou D35_GREEN_M1_T18).
  4. Em cada subpasta, copie os quatro arquivos criados pelo software de teste que correspondem com que determinado comprimento de onda, modo e transdutor.
  5. Abra o programa analítico e alterar as variáveis ​​definidas pelo usuário na parte superior para refletir o usuário definiu valores introduzidos no software de testes.
    Nota: Se estiver usando o programa de análise fornecidos e os valores definidos pelo usuário no programa de testes são "Número de amostra" = A16, "Modo orientada" = 1, "transdutor" = 1 o código analítica seria modificado para o seguinte:
    ; % variáveis ​​definidas pelo usuário
    série = 'A';
    amostra = 16;
    Modos = [1];
    transdutor = 'T1';
  6. Execute o programa de análise.
    Nota: Se estiver usando o código analítico, fornecido, entre outras coisas, cria uma figura que compara a resposta de frequência normalizada ea saída angular para a luz vermelha, verde e azul. O arquivo ele cria está localizado na subpasta "Número de amostra". Ver a Figura 9 para um exemplo da saída.

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Resultados

Os principais resultados do protocolo acima são a medição modo guiado a partir do acoplador prisma comercial mostrado na Figura 2, a única frequência, os dados de entrada em bruto / reunidas de o acoplador de prisma personalizado mostrado na Figura 8, e as curvas multicolor mostrado na Figura 9. nos parágrafos seguintes, vamos discutir a informação acionável produzido por cada uma dessas saídas.

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Discussão

O projeto de cada dispositivo tem dois passos críticos, intercâmbio e desenvolvimento da LOR próton. Dos dois, o tempo de troca de protões determina a profundidade do guia de ondas, que por sua vez determina o número de transições guiado para gotejantes modo, a largura de banda de frequências controlável, e cada parâmetro chave de concepção para cada cor da luz. Dois modos guiados em vermelho é desejada. Se mais existe, então a largura de banda é sacrificado. Se menos existe, então não guiada a transição de modo gotejan...

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Divulgações

Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio financeiro do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea contrato FA8650-14-C-6571 e de DAQRI LLC.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Niobato de Lítio X-CutGooch and Housego99-00630-01Niobato de Lítio 3″ Diâmetro X-CUT Wafer 1  mm Polonês/
Polonês Positivo Fotorresist 1EMD Performance MaterialsAZ 3330 F PhotoresistUsado na criação da máscara de troca de prótons
Photoresist DesenvolvedorEMD Performance MaterialsAZ MIF 300Desenvolve AZ3330 e LOR 3A
AlumínioInternational Advanced MaterialsAL1399,999% puro
AlumínioGravh TranseneTipo A Alumínio Ácido
Aldrich109479-500G99% puro
AcetonaFisher ChemicalUN1009
IPAFisher ChemicalUN121999,5% de álcool isopropílico
puro Ácido Piranha gravura em àgua forteCyantek CorperationNanostrip
sob a camada ResistMicro ChemLOR 3ACamada inferior usada para decolagem
Positivo Foto ResisteMicro Chem950 PMMA A9Camada superior usada para decolagem
AnisoleMicro ChemA Diluente
Solução aquosa de polímero condutorMitsubishi Rayon CompanyAquaSAVE
MIBK (4-metil-2-pentanona)Sigma Aldrich360511Desenvolve PMMA
NMP (1-metil-2-pirrolidona)Sigma Aldrich328634Usado para evaporador
de feixe E-beam de decolagem Aspirador de pó Denton Integridade 20Qualquer equipamento equivalente seria suficiente.
Spinner de filme finoLaurell Technologies CorporationWS-400A-6NPP-LITEQualquer equipamento equivalente seria suficiente.
Alinhador de Máscara Karl Suss América Inc.MA 150 CCQualquer equipamento equivalente seria suficiente.
Serra de Corte AutomáticaDisco CorperationDisco Dad 320Qualquer equipamento equivalente seria suficiente.
MuflaThermo ScientificFB1415MQualquer equipamento equivalente seria suficiente.
Microscópio EletrônicoFEIXL30 ESEMQualquer equipamento equivalente seria suficiente.
Forno de DesidrataçãoLab-Line Instruments Ultra-Limpo 100  (3497M-3)Qualquer equipamento equivalente seria suficiente.
PlacaQuente Thermo ScientificSP131325Qualquer equipamento equivalente seria suficiente.
PolidorUltra Tec Mfg., Inc.Ultrapol End & Polidor de bordasQualquer equipamento equivalente seria suficiente.
Classe IIIb 12  V RBG Lasers: Comprimentos de onda (nm): 638, 532 e 445Comprados em segunda mão. Provavelmente retirado de um projetor a laser. Qualquer equipamento equivalente seria suficiente.
Gerador de sinalAgilent8648DAgora encontrado na Keysight. Obsoleto. Qualquer equipamento equivalente seria suficiente. Varredura de frequência necessária 9 kHz-1.000 MHz.
Mini-CircuitosAmplificador de SinalTB-17Necessário apenas para superar as limitações do gerador de sinal.
Controlador de medidor de potênciaThorLabsPM100DCom medidor de potência modelo S130C. Qualquer equipamento equivalente seria suficiente. Sensibilidade necessária 500  prisioneiro de guerra.
Controlador de atuador linearNewportESP7000Com atuador linear modelo MFN25PP. Qualquer equipamento equivalente seria suficiente. Precisa de 0.1  mm de precisão.
CaracterizaçãoDeDispositivoAutomatizado.vi Software de controle experimental LabView da BYUencontrado no apêndice
CompareWDMmodes.mSoftware analítico MATLabBYUencontrado no apêndice
benzóico Sigma do da

Referências

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