[發(fā)明專利]一種液晶可變延遲器的延遲量定標(biāo)方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510320865.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN104849879A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李克武;李曉;王志斌;王黎明;張瑞;于慧;薛瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/01
• 分類號(hào): G02F1/01
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 申紹中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液晶可變延遲器（LCVR）的延遲量定標(biāo)方法及裝置，通過測量LCVR工作波長范圍內(nèi)任意3個(gè)波長入射光延遲量隨調(diào)制電壓的變化關(guān)系，便可完成定標(biāo)，為LCVR對(duì)其工作波長范圍內(nèi)任意波長入射光的延遲量精確控制提供參考，屬于LCVR的光學(xué)特性研究技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

液晶可變延遲器（LCVR）是利用液晶的光電雙折射特性制成的光偏振態(tài)調(diào)制器件，通過調(diào)節(jié)對(duì)LCVR施加的調(diào)制電壓（調(diào)制電壓值一般不超過10V），便可以對(duì)入射光相位延遲實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，通常可將其視為相位延遲不同的一系列晶體波片。LCVR具有寬的通光范圍、無需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、低功耗、響應(yīng)快等應(yīng)用優(yōu)勢，在顯示、光信息和偏振成像等技術(shù)領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

但LCVR整個(gè)工作波長范圍內(nèi)，由于LCVR液晶分子對(duì)入射光的雙折射存在色散，導(dǎo)致相同調(diào)制電壓下LCVR對(duì)不同波長入射光的相位延遲之間存在差異，這使得LCVR在寬光譜應(yīng)用中存在困難，對(duì)其工作波長范圍內(nèi)每一波長入射光相位延遲的精確控制缺少依據(jù)。并且，LCVR取向膜對(duì)液晶分子的錨定作用，使得LCVR中液晶分子在調(diào)制電壓作用下沿通光方向分布復(fù)雜而不均勻，很難從理論上精確推導(dǎo)得到LCVR對(duì)入射光的相位延遲。然而，對(duì)于每一個(gè)制備好的LCVR，環(huán)境條件不變的情況下，其對(duì)特定波長入射光的相位延遲僅由驅(qū)動(dòng)電壓控制，并且能夠精確測量得到。但是，要把LCVR工作波長范圍內(nèi)每一波長入射光的相位延遲隨調(diào)制電壓變化的關(guān)系都通過實(shí)測得到，顯然是十分困難的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)階段LCVR應(yīng)用中存在的技術(shù)難題，本發(fā)明提供一種LCVR的延遲量定標(biāo)方法及裝置，完成LCVR對(duì)其工作波長范圍內(nèi)任意波長入射光延遲量隨調(diào)制電壓變化關(guān)系的定標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其工作波長范圍內(nèi)任意波長入射光相位延遲的精確控制。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種液晶可變延遲器的延遲量定標(biāo)方法，包括以下步驟：

1）運(yùn)用折射率橢球理論確定液晶分子的尋常光o光折射率????????????????????????????????????????????????和非尋常光e光折射率為，分別對(duì)應(yīng)折射率橢球的短軸和長軸特征值，LCVR產(chǎn)生的雙折射為：

??????????????????????????????（1）

上式中，，為折射率橢球的兩個(gè)本征值；為液晶分子的偏轉(zhuǎn)角；

對(duì)于厚度為d的LCVR，e光和o光產(chǎn)生的相位延遲為：

????????????????????????????????（2）

在驅(qū)動(dòng)控制器的外部調(diào)制電壓下，入射光通過LCVR后的延遲量為：

?????????????????????????????（3）

????上述中，為液晶分子層厚度，為液晶分子偏轉(zhuǎn)角；

2）液晶分子的e光和o光折射率是波長的函數(shù)，并且滿足柯西經(jīng)驗(yàn)色散經(jīng)驗(yàn)公式，直接用來描述LCVR延遲量初始值滿足的色散特性：

??????????????????????????????（4）

其中為入射光波長，a、b、c為色散修正系數(shù)；

3）將調(diào)制電壓決定項(xiàng)進(jìn)行歸一化：

?????????????????????????????（5）

4）結(jié)合上述（3）式和（5）式可知，調(diào)制電壓決定項(xiàng)為：；

5）對(duì)LCVR工作波長范圍內(nèi)3個(gè)不同波長的入射光，分別測量入射光各自延遲量隨調(diào)制電壓的變化關(guān)系曲線；

6）取出三個(gè)波長各自延遲量初始值聯(lián)立方程組，求解得到LCVR的延遲量初始值滿足的色散關(guān)系；

7）將三個(gè)波長入射光每一調(diào)制電壓下對(duì)應(yīng)的延遲量除以各自延遲量初始值得到延遲量僅由調(diào)制電壓決定的歸定標(biāo)一化曲線，完成定標(biāo)。

對(duì)于LCVR的延遲量R可以表示為入射光波長和調(diào)制電壓U的函數(shù)，其中為色散項(xiàng)，只與入射光波長有關(guān)；只與調(diào)制電壓有關(guān)，且和相互獨(dú)立，因此，，即延遲量的色散是在延遲量初始值中被引入的。

所述步驟5）中，選擇LCVR工作波長范圍內(nèi)任意3個(gè)不同波長的入射光，采用光強(qiáng)法，分別進(jìn)行3個(gè)波長入射光延遲量隨調(diào)制電壓的變化關(guān)系測試，并取延遲量初始值聯(lián)立求解出滿足的色散關(guān)系。

所述步驟6）中，將每一調(diào)制電壓下測試波長的延遲量除以其延遲量初始值，得到由調(diào)制電壓決定的歸定標(biāo)一化曲線，每一個(gè)液晶可變延遲器的是唯一確定的，與入射光無關(guān)。