[發明專利]一種電控可調分光比的偏振分束裝置及分光比控制方法

在審

• 申請號: 202011554615.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112666727A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 李鵬;毛塬;劉圣;趙建林
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;G02F1/29;G02F1/133
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種電控可調分光比的偏振分束裝置，其特征在于包括起偏器(1)、消色差四分之一波片(2)、液晶偏振光柵(3)和外控電壓驅動裝置(4)；依光路設置為起偏器(1)、消色差四分之一波片(2)和液晶偏振光柵(3)，外控電壓驅動裝置(4)與液晶偏振光柵(3)連接，其中起偏器的起偏方向與消色差四分之一波片的快軸夾角為45度；所述液晶偏振光柵包括兩個平行設置的帶電極透明基板，位于兩基板之間的液晶薄膜層，以及兩基板表面靠近液晶薄膜層一側涂敷的光控取向膜；所述外控電壓驅動裝置對液晶偏振光柵施加電壓。

2.根據權利要求1所述電控可調分光比的偏振分束裝置，其特征在于：所述振分束裝置的兩個輸出端口的出射光束為正交偏振或同偏振。

3.根據權利要求1所述電控可調分光比的偏振分束裝置，其特征在于：所述振分束裝置的兩個輸出端口的出射光束的分光比通過調節外控電壓實現連續的動態調節。

4.根據權利要求1所述電控可調分光比的偏振分束裝置，其特征在于：所述液晶偏振光柵中液晶分子的取向有序性，使其具有光學各向異性；所述液晶偏振光柵視為一個單軸晶體，光軸為液晶分子指向矢方向。

5.一種采用權利要求1～4任一項所述電控可調分光比的偏振分束裝置實施電控可調分光比的偏振分束的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：偏振器將寬波段任意入射光轉換為線偏振光；

步驟2：消色差四分之一波片將線偏振光轉換為圓偏振光；

步驟3：圓偏振光經液晶偏振光柵衍射，輸出為兩束正交偏振的圓偏振光；

其中：液晶偏振光柵受外控電壓驅動裝置4的施加電壓的改變，改變光束經過液晶偏振光柵所累積的相位延遲量，調節兩個輸出端口的光束分光比，具體為：

所述電控可調分光比的偏振分束方法的兩束出射光分光比為：

其中，I₁，I₂分別為所述偏振分束方法的兩束出射光的強度值；δ為入射光經過液晶偏振光柵累積的相位延遲量；

所述位延遲量

其中，λ為入射光波的波長，d為液晶偏振光柵中液晶薄膜層的厚度；Δn為液晶偏振光柵的雙折射；

所述液晶偏振光柵的雙折射取決于入射光束與液晶偏振光柵中液晶分子指向矢的夾角θ：

其中，n_o和n_e分別為液晶偏振光柵中尋常光和非尋常光的折射率；

所述液晶分子指向矢的夾角θ與調節外控電壓相關：

θ＝π/2-f(U)

其中f(U)為所述電壓變化引起入射光束與液晶偏振光柵中液晶分子指向矢的夾角θ變化量的函數。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述f(U)具有類線性關系：f(U)＝k·U，其中k為不同材料液晶分子的響應系數。