[發明專利]一種基于微納結構的偏光轉換元器件

有效

• 申請號: 202310288445.3
• 申請日: 2023-03-23
• 公開（公告）號: CN116068694B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 馮翀;牛建帥;陳鐵昊;郭嘉偉;張夢遙
• 申請（專利權）人: 北京深光科技有限公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周志斌

本發明提供一種基于微納結構的偏光轉換元器件，包括：玻璃基底；第一微納結構，設于玻璃基底的入射表面；第二微納結構，設于玻璃基底的出射表面，且兩者在上下方向上錯位分布；混合入射光以設定入射方向入射至第一微納結構，混合入射光經過第一微納結構已被分為第一偏振光和第二偏振光；第一微納結構以設定折射角度對第一偏振光發生折射以及對第二偏振光發生透射，第一偏振光在經過第一微納結構后被折射至第二微納結構，第二微納結構以設定折射角度對第一偏振光發生折射并將第一偏振光轉化為第二偏振光。本發明的偏光轉換元器件，結構簡單且裝配方便，節省加工工時，為規模化量產提供可能性，耐高溫及耐光老化性能提升、偏光轉換性能提升。

技術領域

本發明涉及光學元器件技術領域，尤其涉及一種基于微納結構的偏光轉換元器件。

背景技術

相關技術中的偏光轉換元器件通常為圖1所示的結構，其中，偏光轉換元器件由許多拼接條10拼接而成，且每個拼接條10上都要鍍透P反S膜20，鍍膜完成后還需要切割貼合，之后再在背面對應出條柱上間隔貼1/2相位延時片30，最終得到現有的偏光轉換元器件，其偏光轉換原理如下：當P偏振和S偏振混合的光入射后，S光經透P反S膜20兩次反射后直接出射，P偏振光透過透P反S膜20后再經1/2相位延時片30偏轉后變成S偏振光，從而把混合偏振光轉換成單一方向的偏振光。

然而，上述相關技術中的偏光轉換元器件具有以下缺陷：（1）加工復雜，成本高昂，對制造裝配過程中的對準精度要求非常高。（2）由于透P反S膜20入射角度為45度，且鍍膜時要考慮可見光紅綠藍三色光源的透過反射效率，因此透P反S膜20光學效率較低，且PCS條之間的貼合及1/2相位延時片30的貼合都對光效有較大影響。（3）由于PBS條貼合材料、1/2相位延時片30的貼合材料及1/2相位延時片30本身為有機膜材，導致了裝置的耐久性存在時限問題，也即裝置的耐高溫及耐老化性能較差。

發明內容

本發明提供一種基于微納結構的偏光轉換元器件，用以解決現有技術中結構復雜的缺陷，實現如下技術效果：結構簡單且裝配方便，節省了大量加工工時，為規模化量產提供了更多的可能性；此外，本裝置的耐高溫及耐光老化性能得到顯著提升，以及其偏光轉換性能得到顯著提升。

根據本發明第一方面實施例的基于微納結構的偏光轉換元器件，包括：

玻璃基底，具有相對設置的入射表面和出射表面；

第一微納結構，設置在所述玻璃基底的入射表面上；

第二微納結構，設置于所述玻璃基底的出射表面上，且所述第一微納結構與所述第二微納結構在上下方向上錯位分布；

其中，混合入射光以設定入射方向入射至所述第一微納結構，所述混合入射光經過所述第一微納結構以被分為第一偏振光和第二偏振光；

所述第一微納結構用于按照設定折射角度對所述第一偏振光發生折射以及對所述第二偏振光發生透射，所述第一偏振光在經過所述第一微納結構后被折射至所述第二微納結構，所述第二微納結構用于按照所述設定折射角度對所述第一偏振光發生折射并將所述第一偏振光轉化為第二偏振光。

根據本發明的一個實施例，所述設定折射角度為45°。

根據本發明的一個實施例，所述第一微納結構的數量為至少兩個，所有所述第一微納結構在所述入射表面上沿上下方向間隔分布；

對應地，所述第二微納結構的數量與所述第二微納結構的數量相等或者相差一個，且所有所述第二微納結構在所述出射表面上沿上下方向間隔分布。

根據本發明的一個實施例，相鄰的兩個所述第一微納結構之間形成第一間隙，所述第二微納結構沿所述設定入射方向與所述第一間隙相對設置；

相鄰的兩個所述第二微納結構之間形成第二間隙，所述第一微納結構沿所述設定入射方向與所述第二間隙相對設置。

根據本發明的一個實施例，在所述第一間隙和所述第二間隙的數量均為至少兩個的情況下，所有所述第一間隙沿上下方向上的尺寸均相同，且所有所述第二間隙沿上下方向上的尺寸均相同。