Charakterisierung von anisotroper Leaky-Modus Modulatoren für die Holovideo

Die meisten holographische Display-Technologien, wie pixelig Lichtventile sowie MEMS-Bauelemente und Volumenwelle akustisch-optische Modulatoren, sind zu komplex für eine breite Beteiligung an ihrer Entwicklung zu ermöglichen. Pixelated Modulatoren, insbesondere solche mit Filterschichten und aktiven hinteren Ebenen können Dutzende von Strukturierungsschritte erfordern bis ⁵ bauen und kann durch Auffächerung ⁶ begrenzt werden. Je größer die Anzahl der Strukturierungsschritte , je höher die Komplexität der Vorrichtung, und desto enger muss der Herstellungsprotokoll angemessen sein Gerät Ausbeute zu erreichen ^7. Bulk-Wellen – akustooptische Modulatoren eignen sich nicht basierte Prozesse ^8,9 zu Wafer. Anisotropes leaky Modus Modulatoren erfordern jedoch nur zwei Strukturierungsschritte relativ Standardmikrofabrikationstechniken ^10,11 herzustellen und zu nutzen. Die Zugänglichkeit dieser Prozesse machen es möglich, für jede Institution, mit bescheidenen Herstellungsanlagen in der Entwicklung von h teilnehmenolographic Video – Display – Technologie ^12.

Die Einfachheit der Vorrichtungsherstellung kann betörende sein, aber, wie die ordnungsgemäße Funktion der Geräte stark von Wellenleitern, die sorgfältig gemessen werden muss, und die gewünschten Vorrichtungseigenschaften zu erreichen, eingestellt. Zum Beispiel, wenn der Wellenleiter zu tief ist, wird das Gerät die Betriebsbandbreite ¹³ verengt werden. Wenn die Wellenleiter zu flach ist, kann das Gerät nicht für rote Beleuchtung arbeiten. Wenn der Wellenleiter zu lange geglüht wird, wird die Form des Tiefenprofils des Wellenleiters verzerrt werden, und die roten, grünen und blauen Übergänge nicht in der Frequenzdomäne ¹⁴ in der Nähe sitzen. In dieser Arbeit stellen die Autoren die Werkzeuge und Techniken diese Charakterisierung durchzuführen.

Der Leckwellenmodulator besteht aus einem Protonenleiter auf der Oberfläche eines piezoelektrischen eindiffundiert tauschten X-Schnitt – Lithiumniobat-Substrat ^15,16. Am einen Endedes Wellenleiters ein Aluminium – Interdigitalwandler ist, siehe 1. Das Licht wird in den Wellenleiter eingeführt ¹⁷ ein Prismenkoppler verwendet wird . Der Wandler startet dann akustische Oberflächenwellen, die contralinearly in dem Wellenleiter entlang der y-Achse mit Licht interagieren. Diese Wechselwirkung koppelt Licht in einen Streumodus geführt , die aus dem Wellenleiter in das Volumen austritt und schließlich verlässt das Substrat von der Randfläche ^18,19. Diese Interaktion dreht sich auch die Polarisation von TE polarisiertem Licht geführt zu TM Leaky-Mode-Licht polarisiert. Die akustische Oberflächenwellenmuster ist das Hologramm, und es ist in der Lage Scannen und Formung des Ausgangslichts ein holographisches Bild zu bilden.

Der Wellenleiter wird durch Protonenaustausch hergestellt. Zuerst wird Aluminium auf dem Substrat abgeschieden. Dann wird das Aluminium gemustert photolithographisch und geätzten Bereiche des Substrats zu exponieren Wellenleiterkanäle zu werden. Das verbleibende Aluminium wirkt als harteMaske. Das Substrat wird in einer Schmelze von Benzoesäure eingetaucht, welche die Oberflächenindex in den belichteten Bereichen verändert. Die Vorrichtung wird entfernt, gereinigt und in einem Muffelofen getempert. Die Endtiefe des Wellenleiters bestimmt die Anzahl der Streumodus-Übergänge. Die Wellenleitertiefe bestimmt auch die Frequenz jeder geführt zu Zustandsübergänge für jede Farbe ^4.

Die Aluminium-Wandler werden durch Abheben gebildet. Nach dem Wellenleiter gebildet werden, widerstehen ein E-Strahl wird auf das Substrat geschleudert. Ein Interdigitalwandler ist mit einem Elektronenstrahl strukturiert verantwortlich dem 200 MHz-Band zu reagieren entwickelt ein gechirptes Wandler zu bilden zum Steuern Farbe in Wellenleitervorrichtungen. Die Fingerperiode wird durch Λƒ = v bestimmt, wo, Λ ist die Fingerperiode, v, ist die Schallgeschwindigkeit in dem Substrat und, ƒ, ist die Hochfrequenz (RF). Der Wandler wird eine Impedanz haben , die auf 75 Ohm für einen effizienten Betrieb ²⁰ abgestimmt sein muss.

<p class = "jove_content"> Die geführte undichte Modus Wechselwirkung tritt bei verschiedenen Frequenzen für verschiedene Wellenlängen des Beleuchtungslichts und als Folge rot, grün und blaues Licht kann im Frequenzbereich gesteuert werden. Die akustische Oberflächenwellenmuster wird von einem HF-Signal an den Interdigitaltransducer gesendet erzeugt. Die RF des Eingangssignals, um Raumfrequenzen auf dem akustischen Oberflächenwellenmuster übersetzen. Der Wellenleiter kann so hergestellt werden, dass niederfrequente Signale, die Winkel Sweep und Amplitude des roten Lichtes zu steuern, während mittlere Frequenzen grünes Licht steuern und hohen Frequenzen zu steuern blaues Licht. Die Autoren haben eine Reihe von Wellenleiterparameter identifiziert, die alle drei dieser Wechselwirkungen erlauben getrennt und benachbart in der Frequenzdomäne zu sein, so dass alle drei Farben können mit einer einzigen 200-MHz-Signal, das das Maximum ist Gebrauchsgutgraphiken Verarbeitungsbandbreite der Einheiten gesteuert werden ( GPUs).

Durch die Bandbreite eines GPU-Kanal passendderjenigen eines Leckwellenmodulator wird das System vollständig parallel und hoch skalierbar. Durch die Zugabe von Bandbreite passende Paare von GPUs und undichte Modus Modulatorkanäle kann eine holographische Displays beliebiger Größe bauen.

Nachdem das Gerät angelegt wird, wird sie sorgfältig zu überprüfen, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen für geführte-to-leaky Modusübergang zur Frequenzsteuerung von Farb geeignet sind. Zunächst werden die Lage der geführten Moden von einem kommerziellen Prismenkoppler bestimmt, um zu bestätigen, dass der Wellenleiter die entsprechende Tiefe und die richtige Anzahl von geführten Moden aufweist. Dann, nachdem die Vorrichtungen befestigt sind und verpackt, sind sie in einem benutzerdefinierten Prismenkoppler angeordnet, die ordnet die Eingangsfrequenzen des Ausgangslichts abgetastet. Die resultierenden Daten gibt die Frequenzeingangsantwort und die Winkelausgangsantwort für Rot, Grün und Blau-Licht für das Gerät zu testen. Wenn das Gerät in die Vorrichtung Eingabeantwort wird korrekt getrennt hergestellt wurdeFrequenz und die Ausgangsantwort wird in Winkel überlappen. Wenn dies bestätigt wird, ist das Gerät bereit für den Einsatz in einem holographischen Videoanzeige.

Die ersten Messungen erfolgen, bevor das Gerät verpackt wurde. Die Wellenleitertiefe wird durch einen kommerziellen Prismenkoppler bestimmt. Dies kann mit nur einer Beleuchtungswellenlänge (typischerweise 632 nm rot) erreicht werden, sondern Autoren haben ihre kommerzielle Prismenkoppler modifiziert, damit sie Mode-Informationen für rot, grün und blaues Licht zu sammeln. Nach dem Verpacken durchläuft die Vorrichtung eine zweite Messung in einem benutzerdefinierten Prismenkoppler die als eine Funktion der Eingangs RF abgelenkten Ausgangslicht aufzeichnet. Eine detaillierte Beschreibung dieser Messungen folgt. Herstellungsschritte sind ebenfalls angegeben.