Démonstration de métahologrammes visibles all-diélectriques spin-multiplexés et multixés

Résumé

Nous présentons un protocole pour la fabrication de métahologrammes visibles spin-et direction multiplexed, puis effectuer une expérience optique pour vérifier leur fonction. Ces métahologrammes peuvent facilement visualiser les informations codées, de sorte qu’ils peuvent être utilisés pour l’affichage volumétrique projectif et le chiffrement de l’information.

Résumé

La technique d’holographie optique réalisée par les métasurfaces est apparue comme une nouvelle approche de l’affichage volumétrique projectif et de l’affichage de chiffrement de l’information sous la forme d’appareils optiques ultrachin et presque plats. Comparé à la technique holographique conventionnelle avec des modulateurs de lumière spatiale, le métahologramme présente de nombreux avantages tels que la miniaturisation de la configuration optique, une résolution d’image plus élevée et un champ de visibilité plus important pour les images holographiques. Ici, un protocole est signalé pour la fabrication et la caractérisation optique des métahologrammes optiques qui sont sensibles à la rotation et à la direction de la lumière incidente. Les métasurfaces sont composées de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H), qui a un indice de réfraction important et un faible coefficient d’extinction dans toute la gamme visible résultant en une forte transmission et efficacité de diffraction. L’appareil produit différentes images holographiques lorsque la rotation ou la direction de la lumière incidente sont commutées. Par conséquent, ils peuvent coder plusieurs types d’informations visuelles simultanément. Le protocole de fabrication se compose de dépôt de film, d’écriture de faisceau d’électrons et de gravure ultérieure. L’appareil fabriqué peut être caractérisé à l’aide d’une configuration optique personnalisée qui se compose d’un laser, d’un polariseur linéaire, d’un quart de plaque d’onde, d’une lentille et d’un dispositif couplé à la charge (CCD).

Introduction

Les métasurfaces optiques composées de nanostructures sous-longueur d’onde ont permis de nombreux phénomènes optiques intéressants, y compris le camouflage optique¹, la réfraction négative², l’absorption parfaite de lumière³, le filtrage de couleur⁴, la projection d’image holographique⁵, et la manipulation de faisceau^6,7,8. Les métasurfaces optiques qui ont des disperseurs conçus de manière appropriée peuvent moduler le spectre, le front d’onde et la polaris....

Protocole

1. Fabrication d’appareils

REMARQUE : La figure 1 montre le processus de fabrication des métasurfaces a-Si:H¹⁷.

1. Préparer une pièce de gaufrette de silice fusionnée (taille = 2 cm x 2 cm, épaisseur = 500 μm) sous forme de substrat. Rincer le substrat avec de l’acétone et de l’alcool isopropyle (IPA), puis souffler l’azote gazeux sur le substrat pour le sécher.
2. Déposez un film a-Si:H d’épaisseur de 380 nm sur le substrat à l’aide d’un dépôt de vapeur chimique amélioré par plasma (PECVD) avec les réglages suivants : température de chambre = 300 °C; puissance de radiofréq....

Résultats

Les métasurfaces a-Si:H permettent une efficacité de polarisation croisée élevée et peuvent être fabriquées à l’aide d’une méthode (figure 1)compatible avec CMOS; ce trait peut permettre une fabrication évolutive et une commercialisation à proximité de l’avenir. L’image SEM montre les métasurfaces a-Si:H fabriquées (Figure 2). En outre, a-Si:H a un indice de réfraction plus grand que TiO₂ et GaN, de sorte que même avec une nanostructure à faible rappo.......

Discussion

Les métasurfaces a-Si:H ont été fabriquées en trois étapes principales : le dépôt de film mince a-Si:H à l’aide de PECVD, d’EBL précis et de gravure sèche. Parmi ces étapes, le processus d’écriture eBL est le plus important. Tout d’abord, la densité de motifs sur les métasurfaces est assez élevée, de sorte que le processus nécessite un contrôle précis sur la dose d’électron (énergie) et les paramètres de balayage tels que le nombre de points par zone unitaire. L’état de développement doit également être choisi avec soin........

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Aceton	J.T. Baker	925402
Séparateur de faisceau	Thorlabs	CCM1-BS013/M
Agent de gravure au chrome	KMG	Cr-7
Source d’évaporation du chrome	Kurt J. Lesker	EVMCR35D
Clamp	Thorlabs	CP175
Polymère conducteur	Showa denko	E-spacer
Laser à diode	Thorlabs	CPS635
Système d’évaporation par faisceau d’électrons	Corée Vacuum Tech	KVE-E4000
Résistance par faisceau d’électrons	Microchem	495 PMMA A2
Lithographie par faisceau d’électrons	Elionix	ELS-7800
Plaque demi-onde	Thorlabs	AHWP05M-600
Plasma réactif à couplage inductif gravure ionique	DMS-Iris
	Thorlabs	SM1D12
Alcool isopropylique	J.T. Baker	909502
Monture miroir cinématique	Thorlabs	KM100/M
Objectif	Thorlabs	LB1630
Monture d’objectif	Thorlabs	LMR2/M
Polariseur linéaire	Thorlabs	GTH5-A
Miroir	Thorlabs	PF10-03-G01
Filtre à densité neutre	Thorlabs	NDC-50C-4
Dépôt chimique en phase vapeur amélioré par plasma	Technologie BMR	HiDep-SC
Poteau	Thorlabs	TR75/M
Porte-poteau	Thorlabs	PH75E/M
Plaque	quart d’ondeThorlabs	AQWP10M-580
Développeur de réserve	Microchem	MIBK :IPA=1:3
Monture rotative	Thorlabs	RSP1/M
Microscopie électronique à balayage	Hitachi	Regulus8100
XY Monture de translation	Thorlabs	XYF1/M
Adaptateur 1 pouce	Thorlabs	AD11F
1- monture d’objectif en pouces	Thorlabs	CP02/M