JPPHOPTON编辑优选：关于硅基液晶器件瞬时相位响应的综述
本篇研究来自东南大学杨海宁教授课题组，文章详细阐述了硅基液晶器件中瞬时相位抖动的形成机理、表征方式和对其空间光场调控质量的影响，并分析比较了各种降低瞬时相位抖动方法的原理和优缺点。
文章介绍
Haining Yang, D. P. Chu
通讯作者
- 杨海宁，东南大学电子科学与工程学院，教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室
本文首先介绍了如图1所示的硅基液晶器件的基本结构和工作原理。在此基础之上本文通过液晶器件的驱动原理，分析了硅基液晶器件中瞬时相位抖动（图二）的形成机理；根据驱动方式不同，进一步分析了模拟型和数字型硅基液晶器件中导致瞬时相位抖动的主要要因素。通过在不同应用场景中的实例，本文还比较了硅基液晶器件瞬时相位抖动在空间光场瞬时特性上的体现形式。本文还详细介绍了正交偏振式、衍射式和干涉式这三种硅基液晶器件瞬时相位特性的表征方式，详细阐述了各表征方式的工作原理、测试系统构架、数据分析方法以及各自的优缺点。最后，本文分析比较了多种降低硅基液晶器件中瞬时相位抖动的方法以及对器件其他光学性能的影响。针对数字型硅基液晶器件，本文着重介绍了一种描述数字脉宽调制驱动波形与液晶瞬时相位响应的理论模型。如图3所示，该模型可以精确预测硅基液晶器件在动态电场驱动下瞬时响应特征。通过运用该理论模型，可以大幅提升数字型硅基液器件中的瞬时相位稳定性。通过图4的实验结果，本文展示了瞬时相位抖动的降低可以提升全息显示的图像质量。
硅基液晶技术将先进半导体设计制造技术和液晶光子技术相结合，是一种重要的空间光场调控技术。纯相位型硅基液晶器件可以只对光束波阵面的相位进行空间调制而不影响其振幅，因此可实现最高光学效率的空间光场调控。通过与全息技术相结合，硅基液晶器件在空间光场调控的控制精度、灵活性以及功耗等方面都具有明显优势。目前，纯相位型硅基液晶器件作为空间光场调控的关键核心器件已经在信息显示和通信全光交换系统中得到了广泛应用，并在精密激光微加工，光学数据储存，脉冲整形等新兴领域也展现出了强大的应用前景。现有硅基液晶器件中都不同程度的存在一定的瞬时相位抖动，限制了该技术光场调控的性能，给该技术的进一步推广造成了障碍。
作者介绍
杨海宁于2009年获得东南大学学士学位, 2014年获得英国剑桥大学博士学位，现为东南大学大学电子科学与工程学院教授。杨海宁长期从事硅基液晶器件以及其在通信、信息显示和成像领域的研究工作。
初大平，剑桥大学教授、剑桥大学先进光子电子学中心主任，剑桥大学南京科技创新中心主任。现任剑桥大学先进光子电子中心（CAPE）主任，剑桥大学光电器件及传感器中心主任，为剑桥塞尔温学院院士，英国物理学会及工程技术学会会士，并兼任清华大学杰出客座教授，山东大学讲席教授和国际创新转化学院名誉院长，东南大学客座教授，南京大学兼职教授等。初大平教授研究领域包括半导体材料与器件，光电材料与器件，新型显示器和显示技术，纳米结构与性质，非挥发性存储器，有机半导体器件，以及喷墨制造工艺。