基于亚波长光栅结构的硅基液晶器件模型研究

发布时间：2021-04-17 08:14

　　金（Au）亚波长光栅被溅射到经典硅基液晶（LCoS）的ITO电极上,它与薄液晶盒和底层铝电极组成复合共振波导结构,简称GLCoS。与基于液晶传播效应的LCoS截然不同,在GLCoS中,上电极的表面等离激元与光栅槽中的TM-FP （TM-Fabry Pérot）共振耦合,诱导一个0阶反射的相位调制;铝（Al）电极既是反射背板又与Au光栅、薄液晶盒组成波导,使共振耦合得到增强。在操控光波阵面的同时,GLCoS也作为电控器件,施加电压改变液晶的折射率,进而控制开腔FP的边缘介质条件,达到有源0～2π相位调制。实验结果表明,本文结构可用于1μm量级像素的相位空间光调制器,在高空间带宽积的全息视频显示中具有广阔的应用前景。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

不同深度的金属光栅下的FP振荡。

图5 不同深度的金属光栅下的FP振荡。仿真中,设定像素间隙分别为260,280,300,320,340 nm。由于保持像素周期为1 μm,相应的电极宽度将会减小,这里只讨论像素的间隙,得出的结果如图7(a)所示,在260～340 nm的像素间隙变化几乎仍能实现2π相位的调制量。图7(b)中当像素间隙为260～340 nm 时都有比较强的反射率。然后在误差为10 nm范围内,改变光栅的高度和宽度,仍能实现接近2π相位的调制量,并且有较好的反射强度,如图8所示。

对于本文结构模型,主要研究液晶分子偏转、相位调制以及电场分布的情况,TechWiz LCD是为液晶而设计的3D模拟软件。在实验中使用E7液晶材料,其相关参数为液晶分子展曲形变系数K11=11.7 pN、扭曲形变系数K22=8.8 pN、弯曲形变系数K33=19.5 pN、介电常数指向矢平行分量ε‖=19.5、指向矢垂直分量ε⊥=5.1、寻常光的折射率ne=1.7429、非寻常光的折射率no=1.5198。图8 光栅高度和宽度的影响。

【参考文献】：
期刊论文
[1]面向全息视频显示的深亚波长光栅耦合结构（英文）[J]. 张明华,沈川,朱文亮,韦穗.  电子器件. 2018(04)
[2]亚波长金属光栅/电介质/金属混合波导传感结构的研究[J]. 陈颖,田亚宁,何磊,韩帅涛,朱奇光.  中国激光. 2018(01)

博士论文
[1]基于硅基液晶的全息视频显示系统与器件研究[D]. 沈川.安徽大学 2015



本文编号：3143115