基于全介质超表面的液晶空间光调制器

王佳怡1，董成坤1，2，庞小亮3，黄博1，吴文昭1，夏军1（1东南大学电子科学与工程学院；2江南大学集成电路学院；3南京芯视元电子有限公司）

摘要：传统的液晶空间光调制器依靠光在液晶层中的传播相位积累实现相位调制，需要较大的盒厚以满足所需的相位延迟量，进而导致响应速度受限，并制约器件的小型化与高密度集成。提出一种基于非晶硅超表面的反射式空间光调制器，采用步进式光刻技术在8 inch（1 inch=2.54 cm）晶圆上制备幅面为0.37 inch 的超表面，并将其对位集成于一维阵列电极之上。该设计将主要相位调制机理从传统的液晶传播相位累积转移至超表面的共振相位调控，从而减少对液晶层厚度的依赖。利用米氏共振效应提供初始相位覆盖，液晶层仅需产生微小的折射率扰动即可实现全相位调制，从而将液晶盒厚度压缩至1 μm。实验结果表明，该器件在1550 nm 工作波长下的连续相位调制摆幅达到2.46π，实现全相位调制，光束扫描角可达34°。该方案验证基于共振相位调制的超表面空间光调制器的可行性，为提高液晶器件响应速度与推动其小型化提供一条有效的技术路径。

关键词：光学器件；空间光调制器；全介质超表面；液晶器件