[发明专利]一种单侧取向有源液晶偏振光栅结构及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201811537151.5 申请日: 2018-12-14
公开(公告)号: CN109375426B 公开(公告)日: 2021-06-25
发明(设计)人: 王启东;穆全全;刘永刚;彭增辉;姚丽双;李松振;赵志伟;王承邈;鲁兴海;曹召良;宣丽;李大禹;杨程亮;张佩光;徐焕宇;张杏云 申请(专利权)人: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
主分类号: G02F1/1337 分类号: G02F1/1337
代理公司: 长春众邦菁华知识产权代理有限公司 22214 代理人: 王丹阳
地址: 130033 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 取向 有源 液晶 偏振 光栅 结构 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公布了一种单侧取向有源液晶偏振光栅结构及其制备方法,属于主动光电系统中的非机械式光束偏转技术领域,主要针对目前有源液晶偏振光栅基板数目多、能量损失较大以及漏光较为严重等问题。该有源液晶偏振光栅的制备方法打破传统的成盒、曝光取向的顺序,采取了先基板曝光取向、再压制成盒的单侧取向模式。利用该有源液晶偏振光栅的结构及其制备方法能够提高有源液晶偏振光栅的成盒均匀性、减少漏光并增加对比度,这种方法也使得液晶偏振光栅和波片组合一体化成盒技术成为现实。

技术领域

本发明属于主动光电系统中的非机械式光束偏转技术领域,具体是指一种单侧取向有源液晶偏振光栅结构及其制备方法。

背景技术

在主动光电系统中,光束偏转的范围、精度、速度以及稳定性等因素往往决定了整个光电系统的性能,基于液晶光学相控阵的非机械式光束偏转系统具有全电可编程控制、体积小、重量轻、损耗低、快速捷变、多目标同时识别与探测等巨大优势,因此在激光雷达、激光通信、激光制导等领域具有广泛应用前景。

一直以来,受相位凹陷、边缘效应等影响,液晶光学相控阵的光束偏转范围有限成为制约其工程化应用的瓶颈性问题,为了能够提高液晶光学相控阵的光束偏转范围,人们提出了很多方法,利用多片液晶偏振光栅的组合实现液晶光学相控阵偏转角度的放大便是其中之一。

液晶偏振光栅是一种能够实现大角度光束偏转的新型元件,按照工作方式分类,液晶偏振光栅可以分为有源液晶偏振光栅和无源液晶偏振光栅。有源液晶偏振光栅是指受电压控制的液晶偏振光栅,其一般与半波片组合使用,可以在电压和半波片控制下使光束以近乎100%的衍射效率偏向三个级次(0级和±1级),因此偏转角度更为丰富,利用有源液晶偏振光栅的组合可以实现更多的偏转角度。然而,目前情况下,单片有源液晶偏振光栅和单片半波片都需要两个基板,光束通过有源液晶偏振光栅和半波片组合时会因为反射、散射、吸收等因素增加能量的损失。另外,当利用有源液晶偏振光栅和半波片的组合来实现大范围、非连续的光束偏转时,由于基板与基板之间存在空气隙,这会增加整个系统的折射率不匹配,因此会进一步损失衍射能量。再有,有源液晶偏振光栅的成盒均匀性也是制约其实际应用的关键问题,盒厚不均匀带来的问题便是出射光斑能量的不一致,从而导致漏光,降低对比度。为了解决以上问题,本发明打破传统的成盒、曝光取向的顺序,提出了先基板曝光取向、再压制成盒的单侧取向模式,利用该有源液晶偏振光栅的结构及其制备方法能够提高有源液晶偏振光栅的成盒均匀性、减少漏光并增加对比度,使得液晶偏振光栅和波片组合一体化成盒技术成为现实。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单侧取向有源液晶偏振光栅结构及其制备方法,解决目前有源液晶偏振光栅基板数目多、能量损失较大以及漏光较为严重等问题。

一种单侧取向有源液晶偏振光栅结构,其特征在于:包括,

导电基板:用于对液晶分子施加电场,电场方向垂直于基板平面;

光控取向导电基板:用于使液晶分子沿平行于基板方向取向;

液晶层:沿光控取向方向规则排列。

本发明中导电基板包括玻璃基板、ITO导电薄膜,ITO导电薄膜接触液晶层。

本发明中光控取向导电基板包括玻璃基板、ITO导电薄膜、光控取向剂,光控取向剂接触液晶层。

本发明中液晶层内的液晶分子沿基板平面周期性排布,液晶的光轴在一个周期内连续变化,并满足如下关系式:

式中代表x位置处液晶分子的指向矢,Λ是液晶偏振光栅的周期。

本发明提供一种单侧取向有源液晶偏振光栅的制备方法,其特征在于:包括如下步骤,

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