[發(fā)明專利]電調諧全息聚合物分散液晶Bragg體光柵單色儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910045718.1
• 申請日: 2009-02-01
• 公開（公告）號: CN101793555A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉建華;尹德金;蒲海輝;高洪躍;戴海濤
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01J3/18
• 分類號: G01J3/18;G02B6/34;G02B5/18;G02F1/1334
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 吳桂琴

技術領域

本發(fā)明屬電光功能材料和光通訊領域，具體涉及一種電調諧全息 聚合物分散液晶布拉格（Bragg）體光柵單色儀。

背景技術

目前廣泛應用的常規(guī)平面光柵單色儀的分辨率與所采用的衍射 光柵的刻劃總數(shù)成正比。因而光柵面越大,光柵周期越小,則系統(tǒng) 分辨率越高。因此為確保一定的分辨率,常規(guī)平面光柵單色儀的體積 不可能減得很小。同時,實踐中，對衍射光柵表面潔凈度要求非常 高,不能有粘染,否則其衍射效率會嚴重下降。另外,其波長選擇 是通過機械鼓輪的轉動帶動光柵面轉動實現(xiàn)的.因而系統(tǒng)結構較為 龐大,復雜,而且存在螺距誤差。

全息布拉格體光柵就是在透明介質材料,如玻璃,聚合物材料 中,通過全息的方法使體材料的折射率形成具有正弦形式的周期調 制。其布拉格矢量平行于材料表面,而等折射率面則垂直于體表面。 入射光線方向,光柵體法線,及布拉格矢量三線共面為入射面。

全息布拉格體光柵具有很高的衍射效率,滿足布拉格條件的入 射光線理論上衍射效率可達100%。在確定的入射角下,波長為λ 入射光線的衍射效率極大值與布拉格體光柵的折射率調制深度(Δn) 相關,兩者成線性關系，因此通過改變布拉格體光柵的折射率調制 深度(Δn)就可實現(xiàn)最大衍射的波長選擇。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種電調諧全息聚合 物分散液晶布拉格體光柵單色儀。

本發(fā)明的前期研究通過全息光致聚合的方法在聚合物分散液晶 (PDLC)混和體系中實現(xiàn)液晶和聚合物的相分離,形成周期結構的液 晶和聚合物相間的層狀結構，提供了全息聚合物分散液晶(HPDLC)布 拉格體光柵。該結構存在于兩面導電玻璃之間，由于液晶的平均折 射率與聚合物折射率之間存在差異,因而形成折射率的周期調制。在 液晶層中,光致聚合過程導致液晶分子主要沿布拉格矢量方向排列, 即平行于前后面的導電玻璃。當在兩導電玻璃之間施加一定幅度的 交流電壓信號,液晶分子將趨向于沿光柵體法線方向(即垂直)排列. 其程度取決于電壓信號的有效幅值。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

采用由全息聚合物分散液晶(HPDLC)制備的高效率布拉格體光柵 取代常規(guī)平面光柵,構建單色儀,實現(xiàn)波長選擇的電調諧。所述的 單色儀由輸入光纖接頭(1),準直透鏡(2),全息聚合物分散液晶布 拉格體光柵(3),電驅動控制開關(4),驅動信號源(5),輸出聚焦鏡 (6),輸出端光纖接頭(7),及透射光吸收管(8)構成。當光線由輸入 光纖接頭(1)導引進入光譜儀,經由準直透鏡(2)準直,以與光柵表 面法線成一定角度入射全息布拉格體光柵(3).若該入射角使某一波 長(λ)滿足布拉格條件,則該波長的光線將被全息布拉格體光柵(3) 最大地衍射,以與光柵法線成同樣的角度(與入射光線位于法線同側) 出射。若將光柵電驅動控制開關(4)接通,使驅動信號源(5)接入布 拉格體光柵(3)的兩電極,隨著驅動信號源(5)的有效幅值的改變, 布拉格體光柵(3)內的折射率調制深度(Δn)將隨之改變,從而使?jié)M足 布拉格條件的波長發(fā)生改變。在出射方向上相應的最大衍射波長也 將隨之改變,實現(xiàn)波長調諧。整個過程只有電驅動信號的工作,不 存在機械部件的運動。輸出聚焦鏡(6)將衍射光收集并匯聚到輸出端 光纖接頭(7),從(7)輸出。對于不滿足布拉格條件的光線,其主要強 度將透射布拉格體光柵(3),被透射光吸收管(8)所收集,以消除系 統(tǒng)內雜散光.電驅動控制開關(4)和驅動信號源(5)均可由計算機 控制,以實現(xiàn)波長調諧的自動化或智能化。

本發(fā)明中，全息聚合物分散液晶(HPDLC)制備的高效率布拉格體 光柵,其前后表面可以鍍寬帶增透膜以減少反射損耗。

所述的高效率全息聚合物分散液晶布拉格體光柵,可以采用透 射式或反射式體光柵。

本發(fā)明中，所述的準直透鏡(2)和輸出聚焦鏡(6)可采用消象差 透鏡組或凹面射鏡。

本發(fā)明中，所述的輸入光纖接頭(1)和輸出端光纖接頭(7)也可以 采用小孔光闌,或狹縫光闌.

本發(fā)明中，液晶層分子排列方向在電壓驅動下的改變,將導致在 布拉格入射角下的光線所經受的折射率的改變,從而改變布拉格體 光柵的折射率調制深度(Δn).因此可以通過施加相應幅度的驅動電 壓以實現(xiàn)最大衍射波長的電調諧,而無需機械運動部件。