[发明专利]高速曝光图案化液晶光取向装置及方法

权利要求书

1.一种高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的照明部件、偏振图案生成部件、成像检测组件、焦距伺服系统和运动控制部件；

所述照明部件，用于提供进行连续频闪曝光的光源和实现单一偏振准直均匀面光斑；

所述偏振图案生成部件，包括依次连接的四分之一波片和位相调制器，用于输出像素化可编程偏振图案到工件上；所述位相调制器与所述成像检测组件相连；所述位相调制器件为液晶位相调制器件，用于每个像素加载不同的相位；

所述成像检测组件，用于对生成的图案成像进行检测；所述焦距伺服系统包括光偏振敏感材料不敏感的常开光源和垂直方向矫正组件，用于矫正运动产生的离焦现象；

所述运动控制部件，用于调整载有光偏振敏感材料的平台的空间位置，以实现光场拼接。

2.根据权利要求1所述的高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述照明部件为脉冲光源或具有可控挡光片系统的连续光源；所述照明部件产生的脉冲激光脉宽为皮秒到秒级别，所述脉冲激光的波长为340nm到600nm；所述脉冲光源，单个或者多个脉冲经过扩束准直，分束步骤后，在相位调制器位置，累积能量密度低于位相调制器件损伤阈值；经过后续成像步骤后，在样品表面累积能量密度高于光偏振敏感材料的阈值能量。

3.根据权利要求2所述的高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述脉冲激光的脉宽小于或等于所述位相调制器件的图像维持时间，当所述位相调制器件的一幅图像维持时，有至少一个脉冲激光峰照射到所述位相调制器件上。

4.根据权利要求1所述的高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述照明部件包括准直组件和起偏片；

所述准直组件用于将线光源或点光源调整为平行的面光源并输出至所述偏振图像生成部件；

所述起偏片用于产生单一偏振光，所述起偏器与所述准直组件相连，用于控制光的初始偏振方向，生成0-179度范围内的任意偏振方向的面光源。

5.根据权利要求1所述的高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述位相调制器件是相位差可调的像素型相位延迟器；并将偏振面光源反射为包含不同偏振信息的光斑传递到分光部件；

所述位相调制器件对脉冲光源波长的相位延迟量调制大于2π；

由电脑程序控制的单个灰度级对其相位调制精度优于0.01π，以实现一个周期内的任意相位延迟调制；所述位相调制器件位相延迟量漂移小于0.005π。

6.根据权利要求1所述的高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述成像检测组件还包括微缩成像部件；

所述微缩成像部件，用于对偏振图案生成部件输出的偏振图案进行微缩，并写入到光偏振敏感材料中；

所述微缩成像部件包括成像物镜组，所述成像物镜组的光路的主轴方向垂直于所述平台，电机驱动所述成像物镜组作竖直方向的上下移动，在所述平台上形成聚焦面。

7.根据权利要求1所述的高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述平台设置于所述成像物镜组下方且具有二维运动轨道，用于承载光偏振敏感材料且在所述运动控制部件驱动下带动光偏振敏感材料在二维平面运动，使光偏振敏感材料的表面始终保持在所述成像物镜组的聚焦面；

所述运动控制部件与所述微缩成像部件相连，用于将微缩后的偏振图案光场进行拼接。

8.根据权利要求1所述的高速曝光图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述成像检测组件包括依次连接的第一分光片、筒镜、成像物镜组、偏振片、第一透镜、第一成像CCD；

所述成像物镜组的前焦面位于所述筒镜的后焦面的附近；所述第一成像CCD的成像面位于所述第一透镜的前焦面；所述第一透镜的后焦面位于所述筒镜的前焦面。