Name: demonstration of spin-multiplexed and direction-multiplexed all-dielectric visible metaholograms
Uploaded: 2020-09-25T14:00:00
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Diese Arbeit wurde finanziell durch die Stipendien der National Research Foundation (NRF) (NRF-2019R1A2C3003129, CAMM-2019M3A6B3030637, NRF-2019R1A5A8080290) unterstützt, die vom Ministerium für Wissenschaft und IKT der koreanischen Regierung finanziert werden. I.K. würdigt das vom Bildungsministerium der koreanischen Regierung finanzierte NRF Global Ph.D. Stipendium (NRF-2016H1A2A1906519).

1. Gerätefertigung
ANMERKUNG: Abbildung 1 zeigt den Herstellungsprozess von a-Si:H Metaflächen17.
<ol><li>Bereiten Sie ein geschmolzenes Kieselsäure-Waferstück (Größe = 2 cm x 2 cm, Dicke = 500 m) als Substrat vor. Spülen Sie das Substrat mit Aceton und Isopropylalkohol (IPA) und blasen Sie dann Stickstoffgas über das Substrat, um es zu trocknen.</li>
	<li>Legen Sie eine 380 nm dicke a-Si:H-Folie auf dem Substrat mit plasmaverstä...

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

Die a-Si:H Metaoberflächen wurden in drei Hauptschritten hergestellt: a-Si:H Dünnschichtabscheidung mit PECVD, präzise Rine und Trockenätzung. Unter diesen Schritten ist der EBL-Schreibprozess der wichtigste. Erstens ist die Musterdichte auf Metaoberflächen recht hoch, so dass der Prozess eine präzise Kontrolle über die Elektronendosis (Energie) und Scanparameter wie die Anzahl der Punkte pro Flächeneinheit erfordert. Auch der Entwicklungszustand sollte sorgfältig gewählt werden. Die Dichte des Musters ist sehr...

Optische Metaoberflächen, die aus Subwellenlängen-Nanostrukturen bestehen, haben viele interessante optische Phänomene ermöglicht, einschließlich optischer Tarnung1, negative Brechung2, perfekte Lichtabsorption3, Farbfilterung4, holographische Bildprojektion5und Strahlmanipulation6,7,8. Optische Metaflächen mit entsprechend entwickelten Streuern können das Spektrum, die Wellenfront und die Polarisation des Lichts modulieren. Frühe optische Metaoberflächen wurden aufgrund ihrer hohen Reflektivität und der einfachen Nanofertigung hauptsächlich mit Edelmetallen (z.B. Au, Ag) hergestellt, haben aber hohe Ohmscheverluste, so dass die Metaoberflächen bei kurzen sichtbaren Wellenlängen einen geringen Wirkungsgrad aufweisen.
Die Entwicklung von Nanofabrikationstechniken für dielektrische Materialien mit geringen Verlusten bei sichtbarem Licht (z.B. TiO29, GaN10und a-Si:H11) hat die Realisierung hocheffizienter flacher optischer Geräte mit optischen Metaflächen ermöglicht. Diese Geräte haben Anwendungen in Optik und Technik. Eine faszinierende Anwendung ist die optische Holographie für projektive volumetrische Anzeige und Informationsverschlüsselung. Im Vergleich zu herkömmlichen Hologrammen, die räumliche Lichtmodulatoren verwenden, hat das Metahologramm zahlreiche Vorteile wie die Miniaturisierung optischer Einstellungen, eine höhere Auflösung holographischer Bilder und ein größeres Sichtbarkeitsfeld.
Kürzlich wurde die Codierung mehrerer holographischer Informationen in einem einschichtigen Metahologramm-Gerät erreicht. Beispiele sind Metahologramme, die in Spin12,13, Orbitalwinkelimpuls14, einfallender Lichtwinkel15und Richtung16. Diese Bemühungen haben das kritische Manko von Metahologrammen überwunden, was ein Mangel an Gestaltungsfreiheit in einem einzigen Gerät ist. Die meisten konventionellen Metahologramme konnten nur einzelne codierte holographische Bilder erzeugen, aber Multiplex-Geräte können mehrere holographische Bilder in Echtzeit kodieren. Daher ist das Multiplex-Metahologramm eine entscheidende Lösungsplattform für echte holographische Videoanzeige oder multifunktionale Anti-Fälschungs-Hologramme.
Hier werden Protokolle zur Herstellung von spin- und richtungsmultiplexierten alldielektrischen sichtbaren Metahologrammen gemeldet, um sie dann optisch zu charakterisieren13,16. Um mehrere visuelle Informationen in einem einzigen Metaoberflächengerät zu kodieren, werden Metahologramme entworfen, die zwei verschiedene holographische Bilder zeigen, wenn die Drehung oder Richtung des einfallenden Lichts geändert wird. Um hocheffiziente holographische Bilder in einer mit der CMOS-Technologie vergleichbaren Weise herzustellen, wird a-Si:H für die Metaoberflächen verwendet und zwei Magnetresonanzen und in ihnen induzierte Antiferromagnetresonanzen genutzt. Das Fertigungsprotokoll besteht aus Filmabscheidung, Elektronenstrahlschrift und Ätzen. Das gefertigte Gerät zeichnet sich durch ein maßgeschneidertes optisches Setup aus einem Laser, einem linearen Polarisator, einer Viertel-Wellenplatte, einer Linse und einem ladungsgekoppelten Gerät (CCD) aus.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:881px;" width="880">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Aceton</td>
			<td style="width:187px;">J.T. Baker</td>
			<td style="width:201px;">925402</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Beam splitter</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">CCM1-BS013/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Chromium etchant</td>
			<td style="width:187px;">KMG</td>
			<td style="width:201px;">Cr-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Chromium evaporation source</td>
			<td style="width:187px;">Kurt J. Lesker</td>
			<td style="width:201px;">EVMCR35D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Clamp</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">CP175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Conducting polymer</td>
			<td style="width:187px;">Showa denko</td>
			<td style="width:201px;">E-spacer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Diode laser</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">CPS635</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">E-beam evaporation system</td>
			<td style="width:187px;">Korea Vacuum Tech</td>
			<td style="width:201px;">KVE-E4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">E-beam resist</td>
			<td style="width:187px;">Microchem</td>
			<td style="width:201px;">495 PMMA A2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Electron beam lithography</td>
			<td style="width:187px;">Elionix</td>
			<td style="width:201px;">ELS-7800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Half-wave plate</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">AHWP05M-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Inductively-coupled plasma reactive ion etching</td>
			<td style="width:187px;">DMS</td>
			<td style="width:201px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Iris</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">SM1D12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Isopropyl alcohol</td>
			<td style="width:187px;">J.T. Baker</td>
			<td style="width:201px;">909502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Kinematic mirror mount</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">KM100/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Lens</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">LB1630</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Lens Mount</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">LMR2/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Linear polarizer</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">GTH5-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Mirror</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">PF10-03-G01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Neutral density filter</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">NDC-50C-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Plasma enhanced chemical vapor deposition</td>
			<td style="width:187px;">BMR Technology</td>
			<td style="width:201px;">HiDep-SC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Post</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">TR75/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Post holder</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">PH75E/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Quarter-wave plate</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">AQWP10M-580</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Resist developer</td>
			<td style="width:187px;">Microchem</td>
			<td style="width:201px;">MIBK:IPA=1:3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Rotational mount</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">RSP1/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Scanning electron microscopy</td>
			<td style="width:187px;">Hitachi</td>
			<td style="width:201px;">Regulus8100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">XY translation mount</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">XYF1/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">1-inch adapter</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">AD11F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">1-inch lens mount</td>
			<td style="width:187px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:201px;">CP02/M</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

demonstration of spin-multiplexed and direction-multiplexed all-dielectric visible metaholograms

Die optische Holographietechnik, die von Metaoberflächen realisiert wird, hat sich als neuartiger Ansatz für die projektive volumetrische Anzeige und Informationsverschlüsselungsanzeige in Form von ultradünnen und fast flachen optischen Geräten herausgebildet. Im Vergleich zur herkömmlichen holographischen Technik mit räumlichen Lichtmodulatoren hat das Metahologramm zahlreiche Vorteile wie Miniaturisierung optischer Einrichtung, höhere Bildauflösung und größeres Sichtbarkeitsfeld für holographische Bilder. Hierwird wird ein Protokoll zur Herstellung und optischen Charakterisierung optischer Metahologramme gemeldet, die empfindlich auf die Drehung und Richtung des einfallenden Lichts reagieren. Die Metaoberflächen bestehen aus hydriertem amorphem Silizium (a-Si:H), das einen großen Brechungsindex und einen kleinen Aussterbekoeffizienten im gesamten sichtbaren Bereich aufweist, was zu einer hohen Transmissions- und Beugungseffizienz führt. Das Gerät erzeugt verschiedene holographische Bilder, wenn die Drehung oder Richtung des einfallenden Lichts geschaltet wird. Daher können sie mehrere Arten visueller Informationen gleichzeitig kodieren. Das Fertigungsprotokoll besteht aus Filmabscheidung, Elektronenstrahlschrift und anschließender Ätzung. Das gefertigte Gerät kann durch ein maßgeschneidertes optisches Setup charakterisiert werden, das aus einem Laser, einem linearen Polarisator, einer Viertel-Wellenplatte, einer Linse und einem ladungsgekoppelten Gerät (CCD) besteht.

Die a-Si:H-Metaflächen ermöglichen eine hohe Crosspolarisationseffizienz und können mit einer Methode (Abbildung 1) hergestellt werden, die mit CMOS kompatibel ist; Diese Eigenschaft kann eine skalierbare Fertigung und eine nahezu zukünftige Kommerzialisierung ermöglichen. Das SEM-Bild zeigt die hergestellten a-Si:H-Metaflächen (Abbildung 2). Darüber hinaus hat a-Si:H einen größeren Brechungsindex als TiO2 und GaN, so dass auch bei einer Nano...

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Demonstration of Spin-Multiplexed and Direction-Multiplexed All-Dielectric Visible Metaholograms

Wir präsentieren ein Protokoll zur Herstellung von spin- und richtungsmultiplexed sichtbaren Metahologrammen und führen dann ein optisches Experiment durch, um deren Funktion zu überprüfen. Diese Metahologramme können leicht codierte Informationen visualisieren, so dass sie für projektive volumetrische Anzeige und Informationsverschlüsselung verwendet werden können.

Demonstration von Spin-Multiplexed und Direction-Multiplexed All-Dielectric Visible Metahologramme

The optical holography technique realized by metasurfaces has emerged as a novel approach to projective volumetric display and information encryption ...

Multifunktionale Meta-Oberflächenhologramme, die mehrere holographische Bilder erzeugen können, sind wichtige flache optische Geräte für die ultrakompakte holographische Display-Anwendung im wirklichen Leben. Um ein Multiplex-Metall-Hologramm zu erzeugen, verwenden wir einen einfachen Ansatz, bei dem je nach Lichtgeschwindigkeit und Ausbreitungstraktion zwei verschiedene holographische Bilder gerendert werden können. Um ihre Multiplex-Metall-Hologramm-Setup zu verstehen, feature Demonstration sowohl des Herstellungsprozesses, und optische Charakterisierung, und Messschritte sind gleichermaßen wichtig.Das Verfahren mit der Inki Kim demonstriert Dasol Lee, ein Doktorand aus meinem Labor. Um die Musterabscheidung durch Rasterelektronenmikroskopie zu charakterisieren, lassen Sie ein leitfähiges Polymer auf das Substrat fallen und drehen Sie Code bei 2000 Umdrehungen pro Minute für eine Minute. Befestigen Sie das Substrat mit Carbonband auf den Probenhalter, und drücken Sie die Lufttaste, um die Ladesperrkammer zu entlüften.Legen Sie den Halter auf die Haltestange der Ladesperrkammer, und drücken Sie EVAC, um die Ladesperrkammer zu evakuieren. Um die Bühnenhöhe und den Neigungswinkel einzustellen, stellen Sie den Z-Sensor auf acht Millimeter und den T-Sensor auf null Grad ein. Drücken Sie die OPEN-Taste, um die Ladeschlosskammertür zu öffnen, und drücken Sie die Haltestange, um den Halter in die Rasterelektronenmikroskopkammer zu übertragen.Ziehen Sie die Stange heraus, und drücken Sie die CLOSE-Taste. Überprüfen Sie den Vakuumzustand, und drücken Sie die Ausführung, um Kohlenstoff oder Staub in der Elektronenkanone mit einer sofortigen Hochspannung zu entfernen. Blinken Sie in der Mikroskop-Software, um die Elektronenpistole mit einer Beschleunigungsspannung von fünf Kilovolt einzuschalten, und klicken Sie auf Strahlausrichtung, um die Strahlausrichtung anzupassen, um den Elektronenstrahl in der Mittelposition genau zu lokalisieren.Verwenden Sie einen Stufenregler, um den Strahl in der Mitte zu lokalisieren, und klicken Sie auf blendende Ausrichtung, um die Blende anzupassen, und Stigmaausrichtungen, um einen kreisförmigen Elektronenstrahl zu erstellen. Verwenden Sie einen Stigma-Controller, um einen stabilen Strahl nur an der gleichen Stelle zu scannen, und scannen Rasterelektronenbilder mit einem entsprechenden Fokus und Stigmata-Anpassung. Wenn alle Bilder aufgenommen wurden, klicken Sie auf AUS, um den Elektronenstrahl auszuschalten, und klicken Sie auf "Startseite", um die Bühne an ihre ursprüngliche Position zurückzugeben.Wenn die Bühne in Position ist, öffnen Sie die Tür der Hauptkammer, und drücken Sie die Stange, um den Probenhalter aufzunehmen. Drücken Sie die Lufttaste, um die Ladesperrkammer zu entlüften, und entladen Sie den Halter. Zur optischen Charakterisierung befestigen Sie mit einem Spin-Multiplex-Metallhologramm ein Diodenlasermodul an einen Adapter, der in eine optische Halterung mit einem Zoll eingesteckt werden kann, und verwenden Sie einen Pfosten und einen Posthalter, um die Höhe des Diodenlasers einzustellen.Verwenden Sie eine Klemme, um die Position zu fixieren, und verwenden Sie eine 1-Zoll-Drehhalterung, um die Halbwellenplatte zu montieren. Platzieren Sie die Platte vor dem Lasermodul, um das linear polarisierte Licht zu drehen, und montieren Sie zwei Spiegel auf einzelne kinematische Halterungen mit einem Zoll. Um die Richtung des Anfangsstrahls auszurichten, platzieren Sie eine Ausrichtungsscheibe vor dem Laser, und legen Sie die Laserhöhe fest.Stellen Sie die beiden Spiegel so ein, dass sich der Strahl zweimal bei 90 Grad in wechselhändernden Richtungen biegt, und positionieren Sie die Ausrichtungsscheibe in der Nähe des zweiten Spiegels. Drehen Sie die Knöpfe, um das Licht in der Mitte auszurichten, um den Winkel des ersten Spiegels anzupassen, und bewegen Sie die Ausrichtungsscheibe weit vom zweiten Spiegel entfernt. Drehen Sie dann die Knöpfe, um das Licht in der Mitte auszurichten, um den Winkel des zweiten Spiegels anzupassen.Wiederholen Sie die Ausrichtung, bis das Licht an beiden Stellen durch die Mitte der Ausrichtungsscheibe geht, und platzieren Sie einen neutralen Dichtefilter hinter dem Spiegel, um die Lichtintensität zu steuern. Platzieren Sie eine Iris hinter dem Neutraldichtefilter, um den Durchmesser des einfallenden Lichts zu steuern. Montieren Sie einen linearen Polarisator und eine Viertelwellenplatte auf ihrer eigenen Rotationshalterung, und platzieren Sie einen linearen Polarisator und eine Viertelwellenplatte hinter der Iris, um ein kreisförmig polarisiertes Licht zu bilden.Befestigen Sie die metallgefertigte Oberfläche an einer Platte mit einem Loch. Montieren Sie die Platte auf der XY-Übersetzungshalterung für rechteckige Optiken, und passen Sie die XY-Übersetzungshalterung so an, dass Licht auf das Muster in der Probe gerichtet wird. Legen Sie eine Linse nach der Metalloberfläche, und passen Sie die Position der Linse an, die an der Brennweite platziert werden soll.Platzieren Sie dann eine aufgeladene Gerätekamera hinter dem Objektiv, um ein Hologrammbild aufzunehmen. Für die optische Charakterisierung, mit einem Richtung multiplexed Meta-Hologramm. Platzieren Sie einen Strahlsplitter zwischen der Viertelwellenplatte und die XY-Übersetzungshalterung, um den Strahl in zwei Richtungen aufzuteilen.Platzieren Sie dann einen weiteren Strahlteiler zwischen der XY-Übersetzungshalterung und der Linse. Platzieren Sie zwei Spiegel, so dass sich der Strahl zweimal bei 90 Grad und abwechselnder Richtung biegt, und stellen Sie den Strahl ein, der in den zweiten Strahlteiler gerichtet werden soll. Richten Sie schließlich das Licht so aus, dass der Strahl die Probe korrekt in die entgegengesetzte Richtung ausstrahlt, und platzieren Sie eine weitere Linse bei 90 Grad rechts vom ersten Strahlteiler.Platzieren Sie dann eine aufgeladene Gerätekamera, um ein Hologrammbild aus der entgegengesetzten Richtung zu erfassen. Der beste Weg, um eine klare Drehung zu erzeugen, und Richtung, wo zwei holographische Bilder zu platzieren ist, um genau ausgerichtet mehrere optische Komponenten. In diesem Rasterelektronenmikroskopiebild können hydrierte hydrierte amorphe Siliziummetalloberflächen beobachtet werden.Ein Spin-Multiplex-Metall-Hologramm kann die projizierten holographischen Bilder wechseln, indem es einfach die Handlichkeit des einfallenden kreisförmig polarisierten Lichts umdreht. Unterschiedliche Metalloberflächen können unterschiedliche Reaktionen erzeugen, je nachdem, ob das Licht nach links oder rechts kreisförmig polarisiert ist. Je nach Eingangsstrahlpolarisationszuständen können die holographischen Bilder der Informationstechnologie-Universität und des Rho-Labors in Echtzeit mit hoher Genauigkeit geschaltet werden.Ein Richtungsmultiplex-Metahologramm kann die projizierten holographischen Bilder durch Ändern der einfallenden Lichtrichtung umschalten. Wenn das Licht beispielsweise von der Substratseite in Vorwärtsrichtung kommt, können die holographischen Rho-Laborbilder beobachtet werden. Wenn das Licht von der Meta-Oberflächenseite in die rückwärts gerichtete Richtung kommt, können die Bilder der Holographic Information Technology University visualisiert werden.Da die Klarheit der vorhergesagten Bilder sehr empfindlich auf die Polarisation und Die Richtung des Augenblickslichts reagiert, ist die Bauteilausrichtung besonders wichtig, um klare holographische Bilder zu erzeugen. Wir planen, ein aktives Metallhologramm zu entwickeln, das dieses Multiplex-Metall-Hologramm mit einer aktiven Materialplattform kombiniert, um das Projekt, die Hologrammbilder durch äußere Reize, leicht zu ändern.

Research

JoVE Journal

Engineering

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Ingenieurwesen

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