[实用新型]一种红外聚光芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于红外光波精密测量与控制技术领域，更具体地，涉及一种红外聚光芯片。

背景技术

迄今为止，通过特定形貌结构的圆对称同心波带片，对红外入射光波执行光轴线方向上的多焦点离散聚束这一技术，在实现常规光学结构或系统的性能指标提升与功能扩展，构建基于超薄芯片化以及光波相干式增强的聚束处理和变换架构，发展光能利用率衍射增强，以及基于衍射相位结构的特定空间排布进行多色光波的谱聚束式频谱空间分离等方面，已获得广泛应用。随着小型化甚至芯片式红外光学透镜与系统技术的持续快速发展和应用领域的不断扩展，发展可基于环境、目标、红外光波频谱和束形态等情况，及时调变轴向焦点的排布形态、点扩散函数以及实现较大间隔尺度的谱聚束分离，增强使用灵活性，具备基于先验知识或波束情况的可调变聚束功能，增强与其他光学光电机械装置的耦合与匹配能力以及降低结构复杂性等，已受到广泛关注和重视。

目前，通过特定形貌结构的圆对称同心波带片，对入射红外光波执行轴向多焦点离散式聚焦以及聚束式频谱空间分离技术，呈现若干明显缺陷，包括：(一)基于特定波长建立的特殊形貌轮廓和结构尺寸波带片，仅针对特定波长进行多焦点离散聚束操作，频谱的微弱变动会大幅降低离散聚束或频谱空间分离效能，谱适应性差；(二)光波的轴向聚束式多焦点构建或频谱分离不具备可调变功能，无法对焦长和点扩散函数进行调变操作，目标以及工作环境和电气环境的适应性差；(三)调焦或调变点扩散函数通常基于波带片与辅助透镜间的机械移动展开，执行机构的体积、质量和惯性大，需配置繁杂的驱控装置，响应慢，状态转换时间长，因机械运动原因无法进行红外光学状态的任意切入或跳变；(四)仅能执行波长差异较大的轴向频谱分离操作。

近些年来，基于轻薄和低功耗的电控液晶结构进行特定形态红外波束的电控构建与调变这一技术，已取得显著进展，目前已具备的主要功能包括：(一)基于阵列化液晶微结构的红外光波相位延迟，可通过施加低功率电驱控信号展开；(二)基于可调变相位结构间的匹配耦合进行波前构建，可依据所设定的电控顺序展开、凝固或调变；(三)可通过调变电驱控信号对红外光波相位的延迟操作进行约束、干预或引导，具有智能化特征；(四)平面端面且具有微米级液晶材料厚度的超薄液晶波带片，可被灵活接入红外光路中或与其他红外光学光电机械结构耦合甚至集成；(五)阵列化液晶微结构的驱动和调控操作可基于微瓦级功耗的驱控信号进行；(六)基于电场激励构建的液晶折射率空间分布形态可随电场变动进行变换，可通过电调变操作有效适应红外入射光波其频谱、液晶器件供电波动、环境变化、目标特征变动以及光波聚束指标的受控更改等。目前，如何基于小微型化的电控液晶结构进行红外光波的可调变聚束操作，实现具有特定空间分布形态的阵列化压缩光场构建，已成为红外光波精密测量与控制技术继续发展所需解决的困难和瓶颈问题，迫切需要新的突破。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种红外聚光芯片，具有波束聚焦效能高，光场适应性好，体积和质量小，易与其它光学光电机械结构耦合的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种红外聚光芯片，其特征在于，包括圆柱形的液晶调相架构；所述液晶调相架构包括液晶材料层，依次设置在所述液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、第一电隔离层、图形化电极层、第一基片和第一红外增透膜，以及依次设置在所述液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、第二电隔离层、公共电极层、第二基片和第二红外增透膜；所述公共电极层由一层匀质导电膜构成；所述图形化电极层由圆形导电膜和同心设置在所述圆形导电膜外围的至少一个圆环形导电膜构成，所述圆形导电膜的圆心与所述液晶调相架构的轴心重合，所述圆形导电膜的直径大于与其相邻的圆环形导电膜的径向宽度；在所述圆环形导电膜为多个时，多个圆环形导电膜依次设置在所述圆形导电膜的外围，且其径向宽度递减，相邻导电膜的径向间距相等，其中，相邻导电膜包括相邻的圆环形导电膜以及相邻的圆环形导电膜和圆形导电膜；所述液晶调相架构被划分成圆柱形液晶调相单元和至少一个圆筒形液晶调相单元，圆形导电膜对应圆柱形液晶调相单元且位于圆柱形液晶调相单元的中心，形成圆柱形液晶调相单元的上电极，圆环形导电膜与圆筒形液晶调相单元一一对应，每个圆环形导电膜均位于与其对应的圆筒形液晶调相单元的中心，形成圆筒形液晶调相单元的上电极，所有液晶调相单元的下电极由公共电极层提供。