[發明專利]一種電控液晶光斬波器陣列及制作方法

有效

• 申請號: 200910054078.0
• 申請日: 2009-06-29
• 公開（公告）號: CN101630080A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 鄭繼紅;莊松林;溫墾;駱鑫盛;劉徳峰;陳洛洋
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02F1/133
• 分類號: G02F1/133;G02F1/1334
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種光電子器件領域，具體涉及一種基于納米聚合物分散液 晶(H-PDLC)材料的多通道全息光柵陣列的光斬波器及其制作方法。

背景技術

在光學實驗或者研究中，通常采用機械式的斬波器對光束進行斬波調 頻。例如對連續激光光束通過斬波產生一定頻率的激光信號，將兩束不同頻 率的激光光束疊加，并進行信號分析，如分析光子晶體材料的多普勒效應 等。通常，實現斬波功能的傳統的斬光器是電子控制的風扇式輪葉結構，在 一定轉速下將連續光調制成一定頻率的周期性連續光。傳統的光斬波器時間 響應速度慢，而且單路光束需要一臺斬波器，對于多路光束的同時調頻無法 實現快速、實時、小型化和集成化設計。

納米聚合物分散液晶材料(holographic?polymer?dispersed?1iquid crystal，HPDLC)是一種不同于傳統聚合物分散液晶材料的新型光電子信息 功能材料。納米聚合物分散液晶采用全息方法將聚合物，液晶微滴從混合均 勻狀態擴散聚合物形成富含聚合物區和富含液晶區域的交替周期性結構，產 生折射率調制，該折射率調制能夠在電場調控下發生變化，因此能夠實現開 關交換等功能。納米HPDLC材料的液晶微滴在幾個納米到幾十納米之間，對 可見光波段的入射光幾乎不產生散射和吸收，同時衍射效率高，在表面活性 劑的作用下，能有效降低驅動電壓，提高驅動反應速度，而且能夠通過對衍 射光的開關調控實現對入射光束的頻率調制。因此，納米HPDLC材料及器件 在衍射光學元件，光通信器件，顯示器件以及存儲方面有一定的應用前景。

發明內容

本發明是針對現有傳統的光斬波器體積大，反應速度慢的問題，提出了 一種電控液晶光斬波器陣列及制作方法，此光斬波器無機械運動部件、反應 速度快、易于集成和小型化。

本發明的技術方案為：一種電控液晶光斬波器陣列，由陣列式高衍射納 米聚合物分散液晶光柵器件和驅動電源構成，陣列式高衍射納米聚合物分散 液晶光柵器件由玻璃基板、ITO導電膜、聚合物分散液晶光柵組成，ITO導電 膜涂在玻璃基板的內表面，聚合物分散液晶光柵在導電膜之間，驅動電源產 生的驅動電場加在導電膜上。

一種電控液晶光斬波器陣列制作方法，包括以下具體步驟：

A、將相同的兩片ITO導電玻璃用刻蝕工藝刻蝕成陣列式結構，陣列單 元間相互嚴格絕緣，刻蝕不僅將ITO導電膜部分刻蝕清除，而且深入玻璃基 板0.5mm，以方便將電源接線整齊安裝在刻槽內，然后將兩片刻蝕并安裝好 控制導線的ITO玻璃基板完全對準，用間隔器控制好液晶盒厚度，再制作一 個厚度為5μm～20μm的均勻液晶預聚混合物陣列的液晶盒；

B、將液晶材料、聚合物單體、適量的交聯劑、活化劑和引發劑，在遮 光條件下混合加熱到60～70℃，使其處于各向同性的狀態，在充分攪拌并用 超聲波乳化使其均勻混合從而制備出聚合物分散液晶預聚物混合材料，混合 溶液中以質量比計算，液晶材料占30％～40％，聚合物單體占40％～60％，交 聯劑占5％～16％，活化劑占6％～12％，引發劑占0.3％～2％；將混合溶液在 60～70℃條件下注入到四周封閉的聚合物分散液晶盒中，當其降溫至40～50 ℃時，在全息光路中進行曝光，發生聚合反應誘導其相分離，從而形成全息 聚合物分散液晶光柵，曝光時間為1min～2min；

C、再將光柵寫入后的斬波器陣列在紫外光下固化10分鐘，使其完全相 分離；

D、將斬波器陣列和相應的電源控制系統配合，連接，實現不同頻率電 控斬波陣列功能。

所述全息光路為氬離子激光器產生的514nm的Ar離子激光束首先經過濾 光片調整光強能量后，再經過小孔濾波和準直系統擴束透鏡進入非偏振分光 棱鏡，經過分光并反射鏡反射后產生兩束光強相等、光程差為零的514nm相 干激光的平面波，在干涉曝光面曝光形成HPDLC電控光柵元件，曝光時液晶 盒表面垂直于兩相干激光的角平分線方向。

本發明的有益效果在于：本發明電控液晶光斬波器陣列及制作方法，具 有電場調控，響應速度快的特點，尤其在相關光學實驗系統，如多光路和頻 疊加信號的多普勒分析實驗系統，多路載頻熒光顯微成像信號的載頻調制中 能夠替代機械轉盤式的光斬波器，因此具有靈活，便捷，快速和實用的應用 特點。

附圖說明

圖1為本發明刻蝕法制備H-PDLC光斬波器陣列刻蝕好的1×2的陣列結構示 意圖；