Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

הדגמה של ספין-מוליקס וכיוון-multiplexed כל-Dielectric גלוי Metaholograms

Published: September 25, 2020 doi: 10.3791/61334
Automatic Translation
1, 1, 1,2
1Department of Mechanical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 2Department of Chemical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH)

Summary

אנו מציגים פרוטוקול לזיוף של מתהולוגרמות גלויות של ספין וכיוון מרובות, ואז עורכים ניסוי אופטי כדי לאמת את תפקודם. metaholograms אלה יכולים בקלות לדמיין מידע מקודד, כך שהם יכולים לשמש עבור תצוגה נפחית הקרנית והצפנה מידע.

Abstract

טכניקת ההולוגרפיה האופטית הממומשת על ידי metasurfaces התפתחה כגישה חדשנית לתצוגה רב-נפחית הקרנית ותצוגת הצפנת מידע בצורה של מכשירים אופטיים דקים וכמעט שטוחים. בהשוואה לטכניקה ההולוגרפית הקונבנציונלית עם אפנוני אור מרחביים, למטאהולוגרם יתרונות רבים כגון מזעור ההתקנה האופטית, רזולוציית תמונה גבוהה יותר ושדה ראות גדול יותר עבור תמונות הולוגרפיות. כאן, פרוטוקול מדווח על ייצור ואפיון אופטי של metaholograms אופטיים רגישים ספין וכיוון של אור אירוע. המטה-על-פניים מורכבים מסיליקון אמורפי שעבר הידרוגנציה (a-Si:H), בעל מדד שבירה גדול ומקדם הכחדה קטן בכל הטווח הנראה לעין וכתוצאה מכך תהליכים גבוהים ויעילות פליטה. ההתקן מפיק תמונות הולוגרפיות שונות כאשר הספין או הכיוון של אור האירוע מוחלפים. לכן, באפשרותם לקודד סוגים מרובים של מידע חזותי בו-זמנית. פרוטוקול ההתברות מורכב מתצהיר סרטים, כתיבת קרן אלקטרונים ותחריט לאחר מכן. ניתן לאפיין את ההתקן המפוברק באמצעות התקנה אופטית מותאמת אישית המורכבת מלייזר, מקטב ליניארי, לוח גל רבע, עדשה והתקן מזוג טעינה (CCD).

Introduction

מטא-ורים אופטיים המורכבים ממבנה תת-גל אפשרו תופעות אופטיות מעניינות רבות,כולל הסוואה אופטית 1, שבירהשלילית 2, ספיגת אורמושלמת 3, סינוןצבע 4, הקרנת תמונה הולוגרפית5ומניפולציה קרן 6,7,8. מטה-על-פני-על אופטיים עם פיזורים מעוצבים כראוי יכולים לווסת את הספקטרום, את חזית הגל ואת הקיטוב של האור. מטא-ים אופטיים מוקדמים היו מפוברקים בעיקר באמצעות מתכות אציליות (למשל, Au, Ag) בשל הרפלקטיביות הגבוהה שלהם וקלות nanofabrication, אבל יש להם הפסדים אומיים גבוהים, כך metasurfaces יש יעילות נמוכה באורכי גל קצרים גלויים.

פיתוח טכניקות nanofabrication עבור חומרים דיאלקטריים בעלי הפסדים נמוכים באור גלוי (למשל, TiO29, GaN10, ו a-Si:H11)אפשר מימוש של מכשירים אופטיים שטוחים יעילים מאוד עם metasurfaces אופטי. התקנים אלה יש יישומים אופטיקה והנדסה. יישום מסקרן אחד הוא הולוגרפיה אופטית לתצוגה רב-נפחית הקרנית והצפנה של מידע. בהשוואה להולוגרמות קונבנציונליות המשתמשות באפננים של אור מרחבי, למטאהולוגרם יתרונות רבים כגון מזעור ההתקנה האופטית, רזולוציה גבוהה יותר של תמונות הולוגרפיות ושדה ראות גדול יותר.

לאחרונה, הושג קידוד של מידע הולוגרפי מרובה בהתקן מטההולגרם חד שכבתי. דוגמאות לכך כוללות מתאולוגרמות כפולותבספין 12,13, מומנטום זוויתימסלולי 14,זווית אור אירוע 15וכיוון 16. מאמצים אלה התגברו על המחסור הקריטי במטאהולוגרמות, שהוא חוסר חופש עיצוב במכשיר אחד. רוב המטהאולוגרמות הקונבנציונליות יכלו להפיק רק תמונות הולוגרפיות מקודדות בודדות, אך התקן מרובה-פלקסים יכול לקודד תמונות הולוגרפיות מרובות בזמן אמת. לפיכך, המטהאולוגרמה המולטיפלקסית היא פלטפורמת פתרון חיונית לתצוגת וידאו הולוגרפית אמיתית או הולוגרמות אנטי-אנטישמיות רב-תכליתיות.

דווח כאן פרוטוקולים לפברק ספין- וכיוון מרובה כל dielectric גלוי metaholograms גלוי, אז לאפייןאותם אופטית 13,16. כדי לקודד מידע חזותי מרובה בהתקן meta-surface יחיד, מתהולוגרמות מתוכננות אשר מציגות שתי תמונות הולוגרפיות שונות כאשר הסיבוב או הכיוון של אור האירוע משתנים. כדי לפברק תמונות הולוגרפיות יעילות באופן דומה לטכנולוגיה CMOS, a-Si:H משמש עבור metasurfaces ותהודה מגנטית כפולה ותהודה אנטיפרומגנטית המושרה בתוכם מנוצלים. פרוטוקול ההתברות מורכב מתצהיר סרטים, כתיבת קרן אלקטרונים ותחריט. ההתקן המפוברק מאופיין באמצעות התקנה אופטית מותאמת אישית המורכבת מלייזר, מקטב ליניארי, לוח גל רבע, עדשה והתקן מזוג טעינה (CCD).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. ייצור מכשיר

הערה: איור 1 מציג את תהליך הייצור של a-Si:H metasurfaces17.

  1. הכן חתיכת וופל סיליקה מותכת (גודל = 2 ס"מ x 2 ס"מ, עובי = 500 μm) כמצע. לשטוף את החתמה עם אצטון ואלכוהול isopropyl (IPA) ולאחר מכן לפוצץ גז חנקן על החתמה כדי לייבש אותו.
  2. להפקיד סרט a-Si:H עבה 380 ננ"מ על המצע באמצעות תצהיר אדים כימיים משופר פלזמה (PECVD) עם ההגדרות הבאות: טמפרטורת התא = 300 °C; כוח תדר רדיו = 800 ואט; קצב זרימת גז = 10 sccm עבור SiH4 ו 75 sccm עבור H2; לחץ תהליך = 25 mTorr; זמן = 30 s.
  3. ספין-מעיל פוטו-ר-ר-פוטוגרפי של קרן אלקטרונית. שחרר פולימתיל methacrylate (PMMA) A2 על הצוללת ומעיל ספין עם מהירות סיבוב של 2,000 סל"ד במשך 1 דקות.
  4. אופים את החתמה המצופה בהתנגדות על פלטה ב-180 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
  5. ספין-מעיל שכבת פולימר מוליך כדי למנוע הצטברות מטען במהלך תהליך הכתיבה e-קרן. שחררו את הפולימר ה מוליך (לדוגמה, Espacer) על הצוללת ואת מעיל הסיבוב עם מהירות סיבוב של 2,000 סל"ד למשך דקה אחת.
  6. הפעל ליתוגרפיה של קרן אלקטרונית עם מתח האצה של 80 kV וזרם של 50 pA.
  7. לטבול את הדגימה במים deionized (DI) במשך 2 דקות כדי להסיר את שכבת פולימר מוליך. לטבול את המדגם 1:3 מתיל isobutyl קטון (MIBK): פתרון IPA מוקף קר במשך 12 דקות כדי לפתח את התבנית החשופה. לאחר מכן לשטוף את הדגימה עם IPA עבור 30 s.
  8. הפקדת סרט כרום בעובי 30 דפים לשעה (Cr) באמצעות אידוי קרן אלקטרונית.
  9. לטבול את הדגימה אצטון כדי להסיר את שכבת photoresist חסוי ולהעביר את תבנית Cr על הצוללת. Sonicate במשך 1 דקות ב 40 kHz, לאחר מכן לשטוף עם IPA עבור 30 s.
  10. Etch את שכבת a-Si:H שנחשפה כדי להעביר את תבנית Cr לתוך השכבה a-Si:H באמצעות etcher יבש עם כוח מקור של 500 W, הטיה של 100 V, שיעורי זרימת גז של 80 sccm עבור Cl2 ו 120 sccm עבור HBr.
  11. לטבול את הדגימה בתמיסת etchant Cr כדי להסיר את מסכת Cr etch. לאחר מכן לשטוף את המדגם באופן רציפה עם אצטון, IPA ומי DI עבור 30 s, בהתאמה.

2. סריקת אפיון מיקרוסקופ אלקטרונים

  1. ספין-מעיל שכבת פולימר מוליך כדי למנוע הצטברות מטען במהלך תהליך סריקת קרן אלקטרונים. השליכו את הפולימר הפוליכות על הצוללת ומעיל הסיבוב במהירות סיבוב של 2,000 סל"ד למשך דקה אחת.
  2. תקן את הצוללת על מחזיק המדגם באמצעות סרט פחמן. פתח את תא נעילת העומס על-ידי לחיצה על לחצן AIR.
  3. שים את המחזיק על מוט ההחזקה של תא הנעילה. פנו את תא נעילת העומס על-ידי לחיצה על לחצן פינוי.
  4. הגדר את גובה הבמה ואת זווית ההטיה על-ידי הגדרת חיישן Z ל- 8 מ"מ ואת חיישן T ל- 0°.
  5. פתח את דלת תא נעילת העומס על-ידי לחיצה על לחצן פתח. לחץ על מוט ההחזקה כדי להעביר את המחזיק לתא מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה הראשי (SEM). משוך את המוט ולחץ על לחצן סגור.
  6. בדוק את מצב הוואקום לפני הפעלת אקדח האלקטרונים. בצע את פונקציית ההבהוב על-ידי לחיצה על לחצן מהבהב כדי להסיר פחמן או אבק באקדח האלקטרונים עם מתח גבוה מיידי.
  7. הפעל את אקדח האלקטרונים עם מתח האצה של 5 kV על-ידי לחיצה על לחצן ON בתוכנת SEM.
  8. כוונן את יישור הקרן כדי לאתר במדויק את קרן האלקטרונים במיקום המרכז על-ידי לחיצה על לוח BEAM ALIGNMENT בתוכנה. באמצעות בקר במה, אתר את הקרן במרכז.
  9. כוונן את יישור הצמצם ואת יישור הסטיגמה כדי ליצור קרן אלקטרונים מעגלית על-ידי לחיצה על החלונית 'יישור צמצם' בתוכנה. באמצעות בקר סטיגמה, ליצור קרן יציבה כדי לסרוק באותו מקום.
  10. לכוד תמונות SEM עם מיקוד מתאים והתאמה סטיגמטורית.
  11. כבה את קרן האלקטרונים על-ידי לחיצה על לחצן כיבוי בתוכנה. לחץ על לחצן HOME כדי להחזיר את השלב למיקום המקורי שלו.
  12. פתח את דלת התא הראשי ודחוף את המוט כדי לאסוף את מחזיק הדגימה. פתח את תא נעילת העומס על-ידי לחיצה על לחצן AIR ולאחר מכן בטל את טעינת המחזיק.
  13. יש לשטוף את הדגימה עם מי DI כדי להסיר את שכבת הפולימר מוליך.

3. אפיון אופטי של מתהולוגרמה ספין-מוליקס

  1. הכן רכיבים אופטיים המפורטים בטבלת החומרים.
  2. חבר את מודול לייזר דיודה למתאם שניתן לחבר להרכבה אופטית בגודל 1 אינץ'. התאם את גובה לייזר דיודה באמצעות הודעה ומחזיק דואר, ותקן את המיקום באמצעות מהדק.
    הערה: יש לטעון כל רכיב אופטי באמצעות פוסט ומחזיק דואר, ולאחר מכן לתקן אותם במיקום באמצעות מהדק.
  3. להרכיב את לוח הגל חצי באמצעות הרכבה סיבובית 1 אינץ', ולאחר מכן למקם את הלוח מול מודול הלייזר כדי לסובב את האור מקוטב ליניארי.
  4. הכן שתי מראות על-ידי הרכבתן על מנשאים קינמטיים בגודל אינץ' אחד ודיסק יישור אחד כדי ליישר את כיוון הקרן הראשונית.
    1. מקם את דיסק היישור לפני הלייזר והגדר את הגובה. מניחים את שתי המראות כך שהקרן מתכופפת פעמיים ב-90 מעלות כל אחת כדי להיות לסירוגין.
    2. מקם את דיסק היישור ליד המראה השניה והתאם את זווית המראה הראשונה על-ידי סיבוב ידיות כדי ליישר את האור במרכז.
    3. מקם את דיסק היישור הרחק מהמראה השניה והתאם את זווית המראה השניה על-ידי סיבוב ידיות כדי ליישר את האור במרכז.
    4. חזור על שלבים 3.4.2 ו- 3.4.3 עד שהאור יעבור דרך מרכז דיסק יישור בשני המקומות.
  5. מקם מסנן צפיפות נייטרלית מאחורי המראה כדי לשלוט בעוצמת האור. מקם קשתית מאחורי מסנן הצפיפות הנייטרלית כדי לשלוט בקוטר של אור האירוע.
  6. כדי ליצור אור מקוטב באופן מעגלי, מניחים מקטב ליניארי וצלחת גל רבעון כדי מאחורי הקשתית. טען כל רכיב בהרכובה סיבובית משלו.
  7. חבר את המטה-על-פניים המפוברקים לצלחת עם חור והר את הצלחת על הרכב התרגום XY לאופטיקה מלבנית. כוונן את הרכבה של תרגום XY כך שהאור יכוון לתבנית בדוגמה.
  8. מניחים עדשה לאחר העל-פני השטח. כוונן את מיקום העדשה למיקום באורך המוקד. מקם CCD אחרי העדשה כדי ללכוד תמונת הולוגרמה.

4. אפיון אופטי של metahologram בכיוון מרובה

  1. הכן שני מפצלים קרן, שתי מראות, עדשה וCCD.
    הערה: ניתן לבנות הגדרה זו מהגדרת metahologram מרובת ספין על-ידי הוספת רכיבים נוספים.
  2. מניחים מפצל קרן בין לוח הגלים של רבע הגל להרכבת התרגום XY כדי לפצל את הקרן לשני כיוונים. מקם מפצל קרן נוסף בין הרכב תרגום XY לבין העדשה.
    הערה: נתיב קרן אחד זהה להתקנה הקודמת של מתהולוגרמה עם סיבוב מרובה- מרובה עותקים. כאן, קרן מפוצלת נוספת תהיה מיושרת כדי להאיר דגימה בכיוון ההפוך להתקנה הקודמת.
  3. מניחים שתי מראות כך שהקרן מתכופפת פעמיים ב-90° כל אחת כדי ליצור כיוונים לסירוגין ולהתאים את הקרן למפול הקרן השני. יישרו דק את האור כך שהקרן תאיר את הדגימה כראוי בכיוון ההפוך.
  4. מקם עדשה נוספת ב- 90° מימין למפול הקרן הראשון והצב CCD כדי ללכוד תמונת הולוגרמה מהכיוון ההפוך.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

a-Si:H metasurfaces לאפשר יעילות קיטוב צולבת גבוהה ולהיות מפוברק באמצעותשיטה (איור 1)התואמת CMOS; תכונה זו עשויה לאפשר ייצור מדרגי ומסחור עתידי קרוב. תמונת SEM מציגה את הדה-ים המפוברקים a-Si:H (איור 2). יתר על כן, a-Si:H יש מדד שבירה גדול יותר TiO 2 ו GaN,כך שגם עם nanostructure יחס גובה-רוחב נמוך של סביב 4.7, מטא-הולוגרמה a-SiH עם יעילות מפזר גבוהה יכול להתממש. היעילות המחושבת באורך גל של 633 נה"מ הייתה 74% והיעילות הנמדדת הייתה 61%.

מטאהולוגרם ספין-מוליקס יכול להחליף את התמונות ההולוגרפיות המקרינות על ידי הפיכת מזנון ותאור מקוטבמעגלי (איור 3א). כדי לעצב מתהולוגרמה כזו ספין-multiplexed, שני סוגים של metasurfaces שימשו; הם יכולים לייצר תגובות שונות בהתאם לשאלה אם האור מקוטב באופן מעגלי שמאלה או ימינה. האלגוריתם של גרצ'ברג-סקסטון שימש לחישוב מפת פאזה המתאימה לתמונות ההולוגרפיות מחוץ לציר. כתוצאה מכך, בהתאם למצבי קיטוב קרן הקלט, ניתן להחליף תמונות הולוגרפיות 'ITU' ו- 'RHO'(איור 3c-e)בזמן אמת עם נאמנות גבוהה.

מטאהולגרם עם מפולת כיוונים יכול להחליף את התמונות ההולוגרפיות המקרינות על ידי שינוי כיוון האור של האירוע(איור 4א). לדוגמה, אם האור מגיע מהצד של הבצע (כיוון קדימה), ניתן לצפות בתמונות ההולוגרפיות 'RHO'(איור 4b,ד),ואם האור מגיע מהצד המטה-קרקעי (כיוון הפוך), ניתן לראות את התמונות ההולוגרפיות 'ITU'(איור 4c,ה). להתקן ההולוגרמה הפועל בשני הכיוונים יש יתרונות של הרחבת האזור שבו ניתן לשדר מידע, ולשדר וקבלת מידע חזותי שונה בהתאם למיקום הצופה.

Figure 1
איור 1: תרשים זרימה של ייצור מטא-פני-שטח של a-Si:H. ההתברות מתחילה בצוללת סיליקה מלוטשת דו-צדדית. באמצעות PECVD, 380 ננ"מ עבה a-Si:H מופקד ואחריו ציפוי ספין של ההתנגדות e-קרן, PMMA A2. סריקת ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים (EBL) שואבת תבניות ננורוד על ההתנגדות, המועברות לשכבת a-Si:H על-ידי תהליך ההמראה Cr. תהליך תחריט יבש מעביר את תבנית ה- Cr לשכבת a-Si:H, ולאחר מכן מסיכת Cr etch מוסרת באמצעות etchant Cr. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 2
איור 2: תמונת SEM של ההתקן המפוברק. מוצגת תצוגה מוטה של תמונת SEM בעובי 380 ננ"מ a-Si:H. במהלך תהליך החריט, אירע פרופיל של קיר צדדי משוטה. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 3
איור 3: מתהולגרם עם מסובב. (א)סכמטי של הפעולה של המטהאולוגרמה המוצעת ספין-multiplexed. (ב)מיקרוסקופ אופטי ותמונות SEM. הגודל הכולל של המכשיר metahologram מפוברק הוא 400 μm x 400 μm. nanorod יחיד יש אורך של 200 ננומטר, רוחב של 80 ננומטר, וגובה של 380 ננומטר. (ג)תמונות הולוגרפיות 'ITU' שהושגו באופן ניסיוני עם קיטוב מעגלי שמאלי הפועל באורך גל של 633 00 00 00 00:00:00,000 ---------------------------------------------------- (ד)תמונות הולוגרפיות 'RHO' שהושגו באופן ניסיוני עם קיטוב מעגלי ימני שצולם עם מצלמת CCD. (ה)השיג באופן ניסיוני את שתי התמונות ההולוגרפיות באמצעות האור המקוטב באופן אליפטי. נתון זה שונה מ- Ansari ואח '13. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 4
איור 4: מתהולגרם עם מפולת כיוונים. ()סכמטי של הפעולה של המטהאולוגרמה המוצעת עם מפולת כיוונים. (ב,ג) תוצאות הדמיית זמן-תחום סופיות מסוג פרסנל. אור מקוטב עגול שמאלי המואר בכיוונים קדימה ואחורה. (ד, ה)אני לא יודע. תמונות הולוגרפיות שהושגו באופן ניסיוני שצולמו עם מצלמת CCD. נתון זה שונה מ- Ansari ואח '16. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של נתון זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

a-Si:H metasurfaces היו מפוברקים בשלושה שלבים עיקריים: a-Si:H תצהיר סרט דק באמצעות PECVD, EBL מדויק, ותחריט יבש. בין שלבים אלה, תהליך הכתיבה EBL הוא החשוב ביותר. ראשית, צפיפות התבנית על metasurfaces היא גבוהה למדי, כך התהליך דורש שליטה מדויקת על מינון אלקטרונים (אנרגיה) וסריקה פרמטרים כגון מספר נקודות לכל אזור יחידה. יש גם לבחור בקפידה את מצב הפיתוח. צפיפות התבנית גבוהה מאוד, כך שכאשר תהליך הפיתוח נעשה באופן מיידי, התבניות בצורת nanorod אינן מוגדרות היטב, אלא מחוברות זו לזו. כדי למנוע בעיה זו ולספק רפש שלילי מתאים של פוטרסיסט, המאפשר המראה קלה, נעשה שימוש בטכניקה להתפתחות קרה שבה מתבצע תהליך הפיתוח ב- 2-4 °C. יתר על כן, שיטת התנגדות דו שכבתית יכולה לשמש לתהליך המראה קל, שבו שני סוגים שונים של התנגדות שיש משקולות מולקולריות שונות מסיסות בתמיסת פיתוח משמשים. בנוסף, פרופיל הקיר הצדדי במהלך תהליך החריט צריך להיעשות קרוב ככל האפשר 90° על-ידי התאמת תהליך החריט.

SEM ואפיון אופטי של metasurfaces מפוברק צריך להתנהל בקפדנות. על ידי התבוננות בתמונות SEM של המבנים המפוברקים, יש לבדוק פרמטרים גיאומטריים מדויקים ופרופיל קיר צדדי כדי לחזות את היעילות של מתהולוגרם. עבור הניסוי האופטי, כדי לייצר ולקבל תמונות הולוגרפיות באיכות גבוהה, צורת קרן הלייזר אירוע ומיקוד צריך להיות מותאם במדויק. לפיכך, הרכיב האופטי צריך להיות מיושר היטב זה עם זה וממוקם כראוי על פי מפרטי הרכיב כגון אורך המוקד של העדשה וזווית של קיטוב וגל.

בעבודה זו, הצגנו שיטת ייצור ואפיון מפורטת עבור מתהולוגרמות ספין וכיוון מרובה. הגדלת מספר הפונקציונליות על metasurface שכבה אחת היא טכניקה שימושית להרחבת היישומים של metasurface. במקביל, עם זאת, יש ללמוד גם פונקציות פעילות שיכולות לשנות פונקציות מגוונות שנכפו בזמן אמת. בניסוי זה, שיטות פסיביות, כגון שינוי זווית הקיטוב או רכיבים אופטיים, שימשו להחלפת תמונות הולוגרפיות. עם זאת, אם מערכות חומרים פעילים כגון חומרים לשינוי שלב או גבישים נוזליים משולבים עם metahologram רבתכליתי, תצוגתוידאו הולוגרפית ואנטי-פנטזיות להציג טכנולוגיה עם metahologram ניתן למסחר בעתיד הקרוב 18 . יתר על כן, שיטת nanoimprinting מתקדמת תהיה עזרה רבה עבור ייצור מדרגי של התקני metahologram. 19 כמו כן, מתודולוגיית עיצוב חדשה, כגון מתודולוגיית עיצוב metasurupled אורך גל, תאפשר התקני הולוגרמה בצבע מלא. יום שני

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ללא.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה כספית על ידי מענקי קרן המחקר הלאומית (NRF) (NRF-2019R1A2C300303129, CAMM-2019M3A6B3030637, NRF-2019R1A5A808080290) במימון משרד המדע וה-ICT של ממשלת קוריאה. I.K. מכיר במחווה לדוקטורט גלובלי של NRF (NRF-2016H1A2A1906519) במימון משרד החינוך של ממשלת קוריאה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

הנדסה גיליון 163 מטה-ראת-אפים מתהולגרם ספין-מוליקס מולי-פלקס בכיוון מטא-ים-ים סיליקון אמורפי שעבר הידרוגנציה
הדגמה של ספין-מוליקס וכיוון-multiplexed כל-Dielectric גלוי Metaholograms
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kim, I., Lee, D., Rho, J.… More

Kim, I., Lee, D., Rho, J. Demonstration of Spin-Multiplexed and Direction-Multiplexed All-Dielectric Visible Metaholograms. J. Vis. Exp. (163), e61334, doi:10.3791/61334 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter