[發(fā)明專(zhuān)利]一種平面光學(xué)器件及其制備方法、檢測(cè)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210568440.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114994964A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡偉;徐春庭;胡清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué);南京寧萃光學(xué)科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/13
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/13;G02F1/1333;G02F1/1337;G02F1/1343;G02F1/137;G01M11/02
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 李禮

本發(fā)明公開(kāi)了一種平面光學(xué)器件及其制備方法、檢測(cè)裝置。平面光學(xué)器件包括相對(duì)設(shè)置的第一基板、第二基板及位于第一基板和第二基板之間的傾斜螺旋膽甾相液晶層；第一基板的一側(cè)設(shè)置有第一電極層和第一取向?qū)樱坏诙宓囊粋?cè)設(shè)置有第二電極層和第二取向?qū)樱辉诘谝蝗∠驅(qū)雍偷诙∠驅(qū)拥墓餐饔孟拢T導(dǎo)螺旋結(jié)構(gòu)的液晶按照預(yù)設(shè)的取向進(jìn)行組裝；第一電極層和第二電極層之間施加交流電場(chǎng)時(shí)，傾斜螺旋膽甾相液晶層的指向矢隨著電場(chǎng)的增大逐漸向螺旋軸傾斜，并且螺距減小。本發(fā)明提供了平面光學(xué)的空間相位調(diào)制和按需頻率選擇的自由度，將升級(jí)現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)，并激發(fā)其在模式/波長(zhǎng)復(fù)用光通信、全光網(wǎng)絡(luò)、高光譜成像和全息顯示方面的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面光學(xué)器件及其制備方法、檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

超級(jí)計(jì)算、衛(wèi)星通信、5G/6G通信、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、全息顯示等重要領(lǐng)域?qū)Τ笕萘俊⒌凸牡男畔⑻幚怼鬏敽徒换サ男枨笤絹?lái)越大。與依賴(lài)于電信號(hào)的時(shí)序或頻率調(diào)制的電子信息相比，光子技術(shù)展現(xiàn)出天然的并行處理能力和成熟的波分復(fù)用技術(shù)。光波的頻率、波長(zhǎng)、偏振態(tài)和相位等信息可以代表不同的數(shù)據(jù),多維度的關(guān)聯(lián)導(dǎo)致了光子信息學(xué)的復(fù)雜性。對(duì)多維參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效、正交的操作已成為海量信息高速處理和可靠傳輸?shù)暮诵奶魬?zhàn)。

近年來(lái)，具有小型化和可調(diào)諧性的平面光學(xué)器件在基于波分復(fù)用的光通信、基于光束控制的光檢測(cè)、高光譜成像等領(lǐng)域有廣泛的需求和應(yīng)用。然而，平面光學(xué)器件功能通常是靜態(tài)的，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)一旦制造后就固定了，不能實(shí)現(xiàn)功能的按需調(diào)制。同時(shí)，這類(lèi)器件的效率往往依賴(lài)于波長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)寬波段范圍的高效率。電場(chǎng)可控的平面光學(xué)器件具有緊湊、穩(wěn)定和可靠的優(yōu)點(diǎn)，且與現(xiàn)代光電子器件兼容性較好。然而現(xiàn)有的材料體系很難實(shí)現(xiàn)低電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的寬波段可調(diào)諧性。因此實(shí)現(xiàn)具有任意波前操縱和超寬帶波長(zhǎng)選擇性的平面光學(xué)器件仍然是一個(gè)值得挑戰(zhàn)的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種平面光學(xué)器件及其制備方法、檢測(cè)裝置，該平面光學(xué)器件提供了平面光學(xué)的空間相位調(diào)制和按需頻率選擇的自由度，它將升級(jí)現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)，并激發(fā)其在模式/波長(zhǎng)復(fù)用光通信、全光網(wǎng)絡(luò)、高光譜成像和全息顯示方面的廣泛應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供了一種平面光學(xué)器件，包括相對(duì)設(shè)置的第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之間的傾斜螺旋膽甾相液晶層；

所述第一基板的一側(cè)設(shè)置有第一電極層，所述第一基板靠近所述第二基板的一側(cè)設(shè)置有第一取向?qū)樱?/p>

所述第二基板的一側(cè)設(shè)置有第二電極層，所述第二基板靠近所述第一基板的一側(cè)設(shè)置有第二取向?qū)樱?/p>

所述第一取向?qū)雍退龅诙∠驅(qū)泳哂蟹肿又赶蚴赴搭A(yù)設(shè)圖形分布的控制圖形，在所述第一取向?qū)雍退龅诙∠驅(qū)拥墓餐饔孟拢T導(dǎo)所述傾斜螺旋膽甾相液晶層中的螺旋結(jié)構(gòu)的液晶按照預(yù)設(shè)的取向進(jìn)行組裝；

所述第一電極層和所述第二電極層之間施加垂直于所述第一基板的交流電場(chǎng)時(shí)，所述傾斜螺旋膽甾相液晶層的指向矢隨著電場(chǎng)的增大逐漸向螺旋軸傾斜，并且螺距減小。

可選的，所述第一電極層位于所述第一基板遠(yuǎn)離所述第二基板的一側(cè)或所述第一基板和所述第一取向?qū)又g；

所述第二電極層位于所述第二基板遠(yuǎn)離所述第一基板的一側(cè)或所述第二基板和所述第二取向?qū)又g。

可選的，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，形成所述傾斜螺旋膽甾相液晶層的填充空間。

可選的，所述間隔粒子包括石英微球和石英柱中的至少一種，沿垂直于所述第一基板和所述第二基板的方向，所述間隔粒子的延伸長(zhǎng)度大于或者等于所述傾斜螺旋膽甾相液晶層中液晶分子螺距的10倍。

可選的，所述傾斜螺旋膽甾相液晶層包括彎曲型液晶、向列相液晶和手性摻雜劑。