Vi præsenterer en protokol for fremstilling af spin- og retnings multiplexed synlige metaholograms, derefter foretage et optisk eksperiment for at kontrollere deres funktion. Disse metahologrammer kan nemt visualisere kodede oplysninger, så de kan bruges til projektiv volumetrisk visning og informationskryptering.
Den optiske holografi teknik realiseret af metasurfaces har vist sig som en ny tilgang til projektive volumetrisk display og information kryptering display i form af ultratynde og næsten flade optiske enheder. Sammenlignet med den konventionelle holografiske teknik med rumlige lysmodulatorer har metahologrammet mange fordele såsom miniaturisering af optisk opsætning, højere billedopløsning og større synlighedsområde for holografiske billeder. Her er en protokol rapporteret for fremstilling og optisk karakterisering af optiske metahologrammer, der er følsomme over for spin og retning af hændelsen lys. Metafladerne består af hærdet amorf silicium (a-Si:H), som har et stort brydningsindeks og en lille udryddelseskoefficient i hele det synlige område, hvilket resulterer i høj transmissions- og diffraktionseffektivitet. Enheden producerer forskellige holografiske billeder, når der skiftes til hændelseslysets spin eller retning. Derfor kan de kode flere typer visuelle oplysninger samtidigt. Fabrikationsprotokollen består af filmaflejring, elektronstråleskrivning og efterfølgende ætsning. Den fabrikerede enhed kan karakteriseres ved hjælp af en tilpasset optisk opsætning, der består af en laser, en lineær polarisator, en fjerdedel bølgeplade, en linse og en afgift-koblet enhed (CCD).
Optiske metaoverflader, der består af nanostrukturer under bølgelængden, har gjort det muligt for mange interessante optiske fænomener, herunder optisk tilsløring1,negativ brydning2, perfekt lysabsorption3,farvefiltrering 4, holografisk billedprojektion5og strålemanipulation6,7,8. Optiske metaoverflader, der har passende designet scatterers kan modulere spektret, wavefront og polarisering af lys. Tidlige optiske metaflader blev hovedsageligt fremstillet ved hjælp af ædle metaller (f.eks Au, Ag) på grund af deres høje refleksionsevne og lethed af nanofabrikation, men de har høje Ohmic tab, så metasurfaces har lav effektivitet på korte synlige bølgelængder.
Udvikling af nanofabrikationsteknikker for dielektriske materialer, der har lave tab isynligt9lys10(f.eks.11 Disse enheder har applikationer i optik og teknik. En spændende ansøgning er optisk holografi til projektiv volumetrisk display og informationskryptering. Sammenlignet med konventionelle hologrammer, der bruger rumlige lysmodulatorer, har metahologrammet mange fordele såsom miniaturisering af optisk opsætning, højere opløsning af holografiske billeder og større synsfelt.
For nylig er der opnået kodning af flere holografiske oplysninger i en metahologramenhed med et enkelt lag. Som eksempler kan nævnes metaholograms , der er multiplexed i spin12,13, orbital vinkel momentum14, hændelse lys vinkel15, ogretning 16. Disse bestræbelser har overvundet den kritiske mangel ved metaholograms, som er en mangel på design frihed i en enkelt enhed. De fleste konventionelle metahologrammer kunne kun producere enkelt kodede holografiske billeder, men multiplexed enhed kan indkode flere holografiske billeder i realtid. Derfor er det multiplexed metahologram en afgørende løsning platform mod ægte holografisk video display eller multifunktionelle anticounterfeiting hologrammer.
Rapporteret her er protokoller til at fremstille spin- og retning-multiplexed all-dielektriske synlige metaholograms, derefter til optisk karakteriseredem 13,16. For at kode flere visuelle oplysninger i en enkelt metaoverfladeenhed er der designet metahologrammer, som viser to forskellige holografiske billeder, når omspin eller retning af hændelseslyset ændres. For at fremstille højeffektive holografiske billeder på en måde, der kan sammenlignes med CMOS-teknologi, bruges a-Si:H til metasurfaces og dobbelte magnetiske resonanser og antiferromagnetiske resonanser induceret inde i dem udnyttes. Fabrikationsprotokollen består af filmdeposition, elektronstråleskrivning og ætsning. Den fabrikerede enhed er karakteriseret ved hjælp af en tilpasset optisk opsætning bestående af en laser, en lineær polarisator, en fjerdedel bølgeplade, en linse og en afgift-koblet enhed (CCD).
A-Si:H-metasurfaces blev fremstillet i tre store trin: a-Si:H tyndfilmdeposition ved hjælp af PECVD, præcis EBL og tør ætsning. Blandt disse trin er EBL-skriveprocessen den vigtigste. For det første er mønstertætheden på metaoverflader ret høj, så processen kræver præcis kontrol over elektrondosis (energi) og scanningsparametre såsom antal prikker pr. enhedsområde. Udviklingstilstanden bør også vælges omhyggeligt. Tætheden af mønsteret er meget højt, så når udviklingsprocessen sker øjeblikkeligt, e…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev ydet økonomisk støtte fra National Research Foundation (NRF) tilskud (NRF-2019R1A2C3003129, CAMM-2019M3A6B3030637, NRF-2019R1A5A8080290) finansieret af ministeriet for videnskab og ikt i den koreanske regering. I.K. anerkender NRF Global Ph.D. fellowship (NRF-2016H1A2A1906519) finansieret af den koreanske regerings undervisningsministerium.
Aceton | J.T. Baker | 925402 | |
Beam splitter | Thorlabs | CCM1-BS013/M | |
Chromium etchant | KMG | Cr-7 | |
Chromium evaporation source | Kurt J. Lesker | EVMCR35D | |
Clamp | Thorlabs | CP175 | |
Conducting polymer | Showa denko | E-spacer | |
Diode laser | Thorlabs | CPS635 | |
E-beam evaporation system | Korea Vacuum Tech | KVE-E4000 | |
E-beam resist | Microchem | 495 PMMA A2 | |
Electron beam lithography | Elionix | ELS-7800 | |
Half-wave plate | Thorlabs | AHWP05M-600 | |
Inductively-coupled plasma reactive ion etching | DMS | – | |
Iris | Thorlabs | SM1D12 | |
Isopropyl alcohol | J.T. Baker | 909502 | |
Kinematic mirror mount | Thorlabs | KM100/M | |
Lens | Thorlabs | LB1630 | |
Lens Mount | Thorlabs | LMR2/M | |
Linear polarizer | Thorlabs | GTH5-A | |
Mirror | Thorlabs | PF10-03-G01 | |
Neutral density filter | Thorlabs | NDC-50C-4 | |
Plasma enhanced chemical vapor deposition | BMR Technology | HiDep-SC | |
Post | Thorlabs | TR75/M | |
Post holder | Thorlabs | PH75E/M | |
Quarter-wave plate | Thorlabs | AQWP10M-580 | |
Resist developer | Microchem | MIBK:IPA=1:3 | |
Rotational mount | Thorlabs | RSP1/M | |
Scanning electron microscopy | Hitachi | Regulus8100 | |
XY translation mount | Thorlabs | XYF1/M | |
1-inch adapter | Thorlabs | AD11F | |
1-inch lens mount | Thorlabs | CP02/M |