[发明专利]一种平面光学器件及其制备方法、检测装置

说明书

本发明公开了一种平面光学器件及其制备方法、检测装置。平面光学器件包括相对设置的第一基板、第二基板及位于第一基板和第二基板之间的倾斜螺旋胆甾相液晶层；第一基板的一侧设置有第一电极层和第一取向层；第二基板的一侧设置有第二电极层和第二取向层；在第一取向层和第二取向层的共同作用下，诱导螺旋结构的液晶按照预设的取向进行组装；第一电极层和第二电极层之间施加交流电场时，倾斜螺旋胆甾相液晶层的指向矢随着电场的增大逐渐向螺旋轴倾斜，并且螺距减小。本发明提供了平面光学的空间相位调制和按需频率选择的自由度，将升级现有的光学系统，并激发其在模式/波长复用光通信、全光网络、高光谱成像和全息显示方面的广泛应用。

技术领域

本发明实施例涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种平面光学器件及其制备方法、检测装置。

背景技术

超级计算、卫星通信、5G/6G通信、虚拟/增强现实、全息显示等重要领域对超大容量、低功耗的信息处理、传输和交互的需求越来越大。与依赖于电信号的时序或频率调制的电子信息相比，光子技术展现出天然的并行处理能力和成熟的波分复用技术。光波的频率、波长、偏振态和相位等信息可以代表不同的数据,多维度的关联导致了光子信息学的复杂性。对多维参数进行准确、高效、正交的操作已成为海量信息高速处理和可靠传输的核心挑战。

近年来，具有小型化和可调谐性的平面光学器件在基于波分复用的光通信、基于光束控制的光检测、高光谱成像等领域有广泛的需求和应用。然而，平面光学器件功能通常是静态的，因为它们的结构一旦制造后就固定了，不能实现功能的按需调制。同时，这类器件的效率往往依赖于波长，难以实现宽波段范围的高效率。电场可控的平面光学器件具有紧凑、稳定和可靠的优点，且与现代光电子器件兼容性较好。然而现有的材料体系很难实现低电场驱动下的宽波段可调谐性。因此实现具有任意波前操纵和超宽带波长选择性的平面光学器件仍然是一个值得挑战的难题。

发明内容

本发明实施例提供了一种平面光学器件及其制备方法、检测装置，该平面光学器件提供了平面光学的空间相位调制和按需频率选择的自由度，它将升级现有的光学系统，并激发其在模式/波长复用光通信、全光网络、高光谱成像和全息显示方面的广泛应用。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种平面光学器件，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倾斜螺旋胆甾相液晶层；

所述第一基板的一侧设置有第一电极层，所述第一基板靠近所述第二基板的一侧设置有第一取向层；

所述第二基板的一侧设置有第二电极层，所述第二基板靠近所述第一基板的一侧设置有第二取向层；

所述第一取向层和所述第二取向层具有分子指向矢按预设图形分布的控制图形，在所述第一取向层和所述第二取向层的共同作用下，诱导所述倾斜螺旋胆甾相液晶层中的螺旋结构的液晶按照预设的取向进行组装；

所述第一电极层和所述第二电极层之间施加垂直于所述第一基板的交流电场时，所述倾斜螺旋胆甾相液晶层的指向矢随着电场的增大逐渐向螺旋轴倾斜，并且螺距减小。

可选的，所述第一电极层位于所述第一基板远离所述第二基板的一侧或所述第一基板和所述第一取向层之间；

所述第二电极层位于所述第二基板远离所述第一基板的一侧或所述第二基板和所述第二取向层之间。

可选的，还包括位于所述第一基板和所述第二基板之间的间隔粒子，所述间隔粒子用于支撑所述第一基板和所述第二基板，形成所述倾斜螺旋胆甾相液晶层的填充空间。

可选的，所述间隔粒子包括石英微球和石英柱中的至少一种，沿垂直于所述第一基板和所述第二基板的方向，所述间隔粒子的延伸长度大于或者等于所述倾斜螺旋胆甾相液晶层中液晶分子螺距的10倍。

可选的，所述倾斜螺旋胆甾相液晶层包括弯曲型液晶、向列相液晶和手性掺杂剂。