[發(fā)明專利]表面褶皺機(jī)械復(fù)合光柵系統(tǒng)及調(diào)諧方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110095369.5
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112859223A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛宜航;胡開明;張文明;李修遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02B27/44
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種表面褶皺機(jī)械復(fù)合光柵系統(tǒng)及調(diào)諧方法，包括：兩個(gè)光柵、激光源、夾持調(diào)節(jié)裝置和屏幕，其中：激光源和屏幕分別設(shè)置于夾持調(diào)節(jié)裝置的兩側(cè)，夾持調(diào)節(jié)裝置分別夾持兩個(gè)光柵的兩端，通過①單一方向拉伸調(diào)節(jié)單個(gè)光柵的幾何參數(shù)和/或通過②平動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)光柵的相對角度進(jìn)行調(diào)諧及復(fù)合，從而調(diào)控衍射圖案以實(shí)現(xiàn)光學(xué)加密。本發(fā)明通過改變單個(gè)褶皺光柵的幾何參數(shù)及復(fù)合光柵的夾角等組合參數(shù)，對光源的衍射圖案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)和加密，且調(diào)節(jié)信號可以使用力、光、熱等方式輸入，器件制備工藝簡單、組裝便宜、調(diào)整靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種微納米褶皺功能表面領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種機(jī)械調(diào)諧式表面褶皺復(fù)合光柵系統(tǒng)及其調(diào)諧方法。

背景技術(shù)

光柵器件的制造方法主要包括機(jī)械刻劃、光電刻劃、復(fù)制方法和全息照相刻劃等。剛性器件的周期性結(jié)構(gòu)參數(shù)在制造后難以調(diào)整，限制了其光操作能力。而使用柔性材料制造的周期可調(diào)諧衍射光柵具有重量輕、成本低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，可為光束方向性動(dòng)態(tài)調(diào)制提供一種新型的技術(shù)方案。現(xiàn)有柔性二維褶皺光柵的制造方法通過多次選區(qū)曝光得到二維棋盤格褶皺圖案，從而獲得二維的衍射圖案。該方法的缺點(diǎn)在于：制造完成后二維圖案相對固定，不易調(diào)整兩個(gè)方向上衍射圖案的相對關(guān)系，且制備方法需要進(jìn)行多次曝光，制備過程復(fù)雜，因此難以應(yīng)用于光信號的動(dòng)態(tài)調(diào)控中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種表面褶皺機(jī)械復(fù)合光柵系統(tǒng)及調(diào)諧方法，利用機(jī)械裝置對兩層褶皺光柵進(jìn)行調(diào)諧。通過改變兩個(gè)光柵之間的夾角，或控制單個(gè)光柵的幾何參數(shù)，對輸入光信號進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到加密效果。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明涉及一種表面褶皺機(jī)械復(fù)合光柵系統(tǒng)，包括：兩個(gè)光柵、激光源、夾持調(diào)節(jié)裝置和屏幕，其中：激光源和屏幕分別設(shè)置于夾持調(diào)節(jié)裝置的兩側(cè)，夾持調(diào)節(jié)裝置分別夾持兩個(gè)光柵的兩端，通過①單一方向拉伸調(diào)節(jié)單個(gè)光柵的幾何參數(shù)和/或通過②平動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)光柵的相對角度進(jìn)行調(diào)諧及復(fù)合，從而調(diào)控衍射圖案以實(shí)現(xiàn)光學(xué)加密。

所述的兩個(gè)光柵均為一維有序褶皺光柵，具體是依次由PDMS(poly-dimethylsiloxane)軟基底層和PAN(anthracene-contained copolymer)層組成的硬膜-軟基雙層系統(tǒng)微納米界面褶皺，該微納米界面褶皺通過將PAN層以旋涂方式在PDMS軟基底層的上表面形成薄膜層，在條帶狀掩模版遮蓋條件下進(jìn)行紫外線曝光，形成相對堅(jiān)硬的區(qū)域，加熱后會(huì)在雙層系統(tǒng)中形成褶皺形貌，進(jìn)而形成一維有序褶皺圖案。

所述的一維有序褶皺圖案的形貌呈正弦狀，其波長為15.5μm，其振幅為400nm。

所述的夾持調(diào)節(jié)裝置包括：光學(xué)平臺以及設(shè)置于該光學(xué)平臺上的二維水平運(yùn)動(dòng)平臺及垂直設(shè)置于此運(yùn)動(dòng)平臺上用于夾持第一光柵的板狀?yuàn)A具、設(shè)置于光學(xué)平臺上的豎直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平臺及平行設(shè)置于此運(yùn)動(dòng)平臺的用于夾持第二光柵的板狀?yuàn)A具。

所述的拉伸調(diào)節(jié)，通過夾持調(diào)節(jié)裝置中二維水平運(yùn)動(dòng)平臺上夾持光柵兩端的板狀?yuàn)A具的位移不同步實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明涉及上述系統(tǒng)的調(diào)諧方法，通過夾持調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)兩個(gè)光柵以控制衍射圖案從直線排列逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎S陣列，包括：當(dāng)兩個(gè)光柵夾角為0°，衍射圖案與通過單個(gè)光柵形成的圖案一致，均為固定間隔的光斑并列于一條直線上，中心0級衍射光斑亮度最高，向兩端衍射級數(shù)增加，光強(qiáng)減弱；當(dāng)兩個(gè)光柵的夾角由0°轉(zhuǎn)至90°時(shí)，衍射圖案由一維直線排列演變?yōu)槎S平行四邊形陣列，平行四邊形的兩條對角線方向與正弦型褶皺排列方向相同，平行四邊形中心光點(diǎn)最亮，其次為兩條對角線，周圍部分光斑依次減弱；當(dāng)兩個(gè)光柵的夾角由90°轉(zhuǎn)至180°時(shí)，衍射圖案再由二維平行四邊形陣列演變?yōu)橐痪S直線排列。

技術(shù)效果

本發(fā)明整體解決了現(xiàn)有光柵難以調(diào)整單個(gè)光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用多次曝光的二維光柵在制造完成后難以調(diào)節(jié)圖案樣式。而對于光信號的加密，需要設(shè)置多組參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)信號完成加密過程，以提升密鑰強(qiáng)度。已有的光柵衍射用于光的調(diào)節(jié)及加密時(shí)，缺少動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力等技術(shù)問題。