空間光変調器（Spatial Light Modulator、SLM）は、光場制御を実現するための重要なデバイスである。本稿では、シリコン基板上の液晶（Liquid Crystal on Silicon、LCoS）にサブ波長の金格子を埋め込んだSLM（G-LCoS）デバイスモデルの反射位相特性について研究した。本デバイスモデルは、ITO透明導電層と液晶により構成されるG-LCoS内のサブ波長金格子の非対称境界を持つ。まず、散乱行列の原理を用いてサブ波長金格子の反射位相の計算式を導出し、次に下層液晶の有効屈折率の計算式を示した。これを基に、TechWiz 3Dソフトウェアを用いて電圧印加下における金格子下層液晶の指向ベクトルの変化をシミュレーションし、金格子下層液晶の有効屈折率変化値を示した。得られた有効屈折率データをFDTD Solutionsソフトウェアにインポートし、本デバイス構造に関する関連シミュレーション実験と結果解析を行った。上層ITOの分散特性、金格子の高さ変化および異なる電圧下での液晶有効屈折率値を総合的に考慮し、可視光範囲内の複数波長において近似 <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><mn mathvariant="normal">2</mn><mi mathvariant="normal">π</mi></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/5F1EDD5B-4ED1-4d7b-A57F-2A84A202BEDA-M001.jpg"/><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/5F1EDD5B-4ED1-4d7b-A57F-2A84A202BEDA-M001c.jpg"/></alternatives></inline-formula>位相変調を実現した。本研究で検討したデバイスは、AR/VR表示システムおよびホログラフィックビデオ表示の最適化に新しいアイデアを提供する。

サブ波長金属格子;散乱行列;液晶有効屈折率;位相変調;空間光変調器