[发明专利]一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件及其制造方法

权利要求书

1.一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件，其特征在于：包括母体，母体内部设有纳米粒子，纳米粒子呈可控的三维结构化排布，三维结构化排布通过仿真计算预先设计，利用纳米粒子与母体透光率、反射率、折射率参数的不同，实现对可见光的聚焦、发散、反射或衍射的调制；

所述的母体通过母液固化而成，母液为可光固化的树脂类材料，或可热固化的有机聚合物类材料。

2.根据权利要求1所述的一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件，其特征在于：所述的纳米粒子是粒径为100nm—30μm的绝缘的磁性粒子，或在磁场中能够被磁化的胶体粒子，或在电场中能够被极化的介电粒子。

3.根据权利要求1所述的一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件，其特征在于：所述的纳米粒子是二氧化硅粒子、聚苯乙烯粒子或聚苯烯小球。

4.根据权利要求1所述的一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件，其特征在于：所述的纳米粒子的三维结构化排布通过改变光学元件的结构场参数来操控。

5.根据权利要求1所述的一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件，其特征在于：所述的纳米粒子的三维结构化排布的具体形式为直线型、弧面型、半球面形或正四面体型。

6.根据权利要求1所述的一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件，其特征在于：所述的内部含有结构化纳米粒子的光学元件厚度为20μm-50mm。

7.根据权利要求1所述的一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在可见光380nm-780nm波长范围内确定入射波长λ，在粘度1×10^-3Pa·s—2×10¹Pa·s范围内选择母液，选择纳米粒子，确定光学元件对光路的调制方式；

2)根据选择的母液、纳米粒子，通过仿真计算出纳米粒子应有的周期型排列方式；

3)将纳米粒子置于母液中，搅拌或超声波水浴使纳米粒子在母液中均匀分布；

4)将结构场施于含有纳米粒子的母液，对纳米粒子进行操控，实现纳米粒子在母液中可控的三维结构化排布；

5)将母液固化成型为母体，得到内部含有结构化纳米粒子的光学元件。

8.根据权利要求7所述的一种内部含有结构化纳米粒子的光学元件的制造方法，其特征在于：所述的结构场为电场、声场或磁场。