[发明专利]温度控制的矢量涡旋光束探测器及其制备方法、探测装置

说明书

本发明实施例公开了一种温度控制的矢量涡旋光束探测器及其制备方法、探测装置。其中矢量涡旋光束探测器包括级联的第一液晶盒和第二液晶盒；第一液晶盒包括相对设置的第一基板、第二基板及温度控制的第一旋向胆甾相液晶层，第一基板朝向第二基板的一侧设置有第一取向层，第二基板朝向第一基板的一侧设置有第二取向层；第二液晶盒包括相对设置的第三基板、第四基板及温度控制的第二旋向胆甾相液晶层，第三基板朝向第四基板的一侧设置有第三取向层，第四基板朝向第三基板的一侧设置有第四取向层；本发明实施例的技术方案，可以提高矢量涡旋光束探测的器件集成度、探测效率和探测波段可调性，实现圆偏振分量的选择性检测。

技术领域

本发明实施例涉及微结构液晶和矢量涡旋光束技术领域，尤其涉及一种温度控制的矢量涡旋光束探测器及其制备方法、探测装置。

背景技术

矢量涡旋光具有螺旋形相位和空间不均匀的偏振分布，表现出自旋角动量和轨道角动量的非平凡耦合。矢量涡旋光在超分辨显微术、极大带宽通信和量子信息处理中有广泛的应用。矢量涡旋光的探测是上述应用不可缺少的关键技术。探测矢量涡旋光，一种有效的方案是，分别测量其右旋圆偏振分量和左旋圆偏振分量携带的涡旋拓扑荷。

基于干涉仪的干涉测量方法或基于透镜的像散变换测量方法，适用于测量涡旋光束的拓扑荷，但一般不具有圆偏振选择性，不利于探测矢量涡旋光的两个分量。基于级联空间光调制器的探测系统，具有光路复杂、效率较低的缺点。超材料器件具备偏振依赖性，适合矢量涡旋光的探测，但加工难度较大，且在探测波段的可调性方面存在一定局限。

发明内容

本发明实施例提供一种温度控制的矢量涡旋光束探测器及其制备方法、探测装置，以提高矢量涡旋光束探测的器件集成度、探测效率和探测波段可调性，实现圆偏振分量的选择性检测。

第一方面，本发明实施例提供一种温度控制的矢量涡旋光束探测器，包括级联的第一液晶盒和第二液晶盒；

所述第一液晶盒包括相对设置的第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的温度控制的第一旋向胆甾相液晶层，所述第一基板朝向所述第二基板的一侧设置有第一取向层，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧设置有第二取向层；

所述第二液晶盒包括相对设置的第三基板、第四基板以及位于所述第三基板和所述第四基板之间的温度控制的第二旋向胆甾相液晶层，所述第三基板朝向所述第四基板的一侧设置有第三取向层，所述第四基板朝向所述第三基板的一侧设置有第四取向层；

其中，所述第一取向层、所述第二取向层、所述第三取向层、所述第四取向层具备相同的取向方向，所述第一取向层、所述第二取向层、所述第三取向层、所述第四取向层具有分子指向矢呈周期性渐变分布的控制图形，所述控制图形形成多个同心圆环的部分区域，沿所述同心圆环的半径方向，液晶分子指向矢呈0°-180°周期性渐变分布，以形成基于胆甾相液晶的弯曲渐变光栅。

可选的，所述液晶分子指向矢的分布满足：

α表示所述液晶分子指向矢的方位角，Λ表示光栅周期，y₀表示控制图形中心到同心圆环圆心的相对位移。

可选的，所述第一旋向胆甾相液晶层为左旋胆甾相液晶层，所述第二旋向胆甾相液晶层为右旋胆甾相液晶层，或者所述第一旋向胆甾相液晶层为右旋胆甾相液晶层，所述第二旋向胆甾相液晶层为左旋胆甾相液晶层。

可选的，所述第一旋向胆甾相液晶层包括温度控制的左旋胆甾相液晶材料，所述第二旋向胆甾相液晶层包括温度控制的右旋胆甾相液晶材料，或者所述第一旋向胆甾相液晶层包括温度控制的右旋胆甾相液晶材料，所述第二旋向胆甾相液晶层包括温度控制的左旋胆甾相液晶材料。

可选的，所述第一液晶盒还包括位于所述第一基板和所述第二基板之间的第一间隔粒子，所述第一间隔粒子用于支撑所述第一基板和所述第二基板，形成所述第一旋向胆甾相液晶层的填充空间；