[發明專利]一種渦旋光束探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810004764.6
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108051884B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 胡偉;陳鵬;馬玲玲;段薇;葛士軍;陸延青;徐飛
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02F1/1337;G02F1/1339;G02F1/137;G01V8/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明公開了一種渦旋光束探測器及其制備方法，其中，渦旋光束探測器包括：相對設置的第一基板和第二基板；位于第一基板和第二基板之間的膽甾相液晶層。本發明的渦旋光束探測器在第一基板靠近第二基板的一側形成第一取向膜，第一取向膜包括第一取向區域和第二取向區域，第一取向區域和第二取向區域的取向膜分子指向矢正交排列，形成達曼叉形光柵；第二基板靠近第一基板的一側形成第二取向膜，且對應設置，以此控制兩基板之間膽甾相液晶的螺旋結構在相鄰區域扭曲90度排列，構成一個基于膽甾相液晶的二維達曼叉形光柵，由此實現探測器對渦旋光束的寬波段、高效率、在線式無損探測，同時避免不同軌道角動量之間串擾，增加探測器的探測容量。

技術領域

本發明實施例涉及微結構液晶和渦旋光束技術領域，尤其涉及一種渦旋光束探測器及其制備方法。

背景技術

渦旋光束相較于平面波或高斯光束而言，具有螺旋型的相位分布，中心相位奇點導致暗場，總體呈現空心的環狀分布。這一特殊的螺旋波前引入光的軌道角動量，給對光的操控帶來全新的自由度。近年來，渦旋光束在光鑷、超分辨顯微成像、激光加工、光通訊以及量子信息等領域的應用研究層出不窮，正一步步從實驗研究走向生產生活中。其中，最引人矚目的當屬基于軌道角動量模式復用的光通訊技術。理論上存在無限多的軌道角動量本征態，使用渦旋光束作為光通訊的媒介，極大拓寬了光通訊容量。

結合波分復用和模分復用，使用渦旋光束作為光通訊的媒介，被認為是下一代光通訊技術的重要策略之一。然而，目前已經報導的渦旋光束的探測器，很難與現有的波分復用光通訊系統相兼容，檢測效率面臨嚴重的波長依懶性，難以實現寬波段高效率；同時，對于同時含有多種不同軌道角動量成分的渦旋光束疊加態的探測，常常會存在難以避免的不同軌道角動量之間的串擾，進而影響檢測效果，探測容量很有限的問題。此外，絕大部分探測方式都會對被檢測的渦旋光束造成破壞性損傷，難以實現在線式監測。

發明內容

本發明提供一種渦旋光束探測器及其制備方法，以解決檢測效率對波長的依賴性較嚴重、對疊加態的渦旋光束探測時，不同軌道角動量之間的串擾以及被檢測的模式破壞的問題。

第一方面，本發明實施例提出一種渦旋光束探測器，該渦旋光束探測器包括：

相對設置的第一基板和第二基板；

位于所述第一基板和所述第二基板之間的膽甾相液晶層；

所述第一基板靠近所述第二基板的一側形成有第一取向膜；所述第一取向膜包括第一取向區域和第二取向區域，所述第一取向區域和第二取向區域的取向膜分子指向矢正交排列；沿第一方向，所述第一取向區域和所述第二取向區域間隔設置，沿垂直所述第一方向的第二方向，所述第一取向區域和所述第二取向區域間隔設置；所述第一取向區域和所述第二取向區域在所述第一取向膜的覆蓋區域形成達曼叉形光柵；

所述第二基板靠近所述第一基板的一側形成有第二取向膜；所述第二取向膜包括第三取向區域和第四取向區域，所述第三取向區域和第四取向區域的取向膜分子指向矢正交排列；沿第一方向，所述第三取向區域和所述第四取向區域間隔設置，沿垂直所述第一方向的第二方向，所述第三取向區域和所述第四取向區域間隔設置；所述第三取向區域和所述第四取向區域在所述第二取向膜的覆蓋區域形成達曼叉形光柵；

并且，所述第一取向區域在所述第二基板所在平面上的垂直投影與所述第三取向區域完全重合，所述第二取向區域在所述第二基板所在平面上的垂直投影與所述第四取向區域完全重合。

可選的，第一取向膜和所述第二取向膜的材料包括光交聯材料、光降解材料和光致順反異構材料中的至少一種。

可選的，所述光致順反異構材料包括偶氮類光控取向材料SD1。

可選的，所述光束探測器還包括位于所述第一基板和所述第二基板之間的間隔粒子，所述間隔粒子用于支撐所述第一基板和所述第二基板，形成所述膽甾相液晶層的填充空間；