[发明专利]一种双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微透镜芯片

说明书

技术领域

本发明属于光学精密测量与控制技术领域，更具体地，涉及一种双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微透镜芯片。

背景技术

迄今为止，随着电控液晶微透镜技术的迅速发展，基于折射率空间分布形态可电控构建与调变的液晶散光微透镜，产生与球面或非球面凹形轮廓常规光发散微透镜等效的控光效能，用以构建可调变波束形态及像差的灵巧光学系统方面，已显示出日益重要的作用。其典型特征表现在以下方面：(一)基于与光汇聚微透镜耦合这一模式下的可电调光发散效能这一属性，对聚束波的光参量包括焦长、点扩散函数和焦深等进行电控构建、维持与调节；(二)调控投射到光敏阵列如典型的CCD、CMOS或FPAs等光电传感器材光接收面上的光照度分布，提高光敏阵列的辐照适用范围、环境和目标适应性；(三)通过对主光学系统构建的压缩光场进一步执行阵列化的可调变微发散操作，调整用于焦平面光电转换的光照均匀性，增强目标特征以及降低光扰动，执行光电图像信号的光学预处理式的快速非均匀性校正；(四)通过改变光敏元的感光视场，调变光敏阵列的信噪比、信杂比以及成像探测视场，提高目标可探测性、抗干扰和环境适应能力；(五)与光汇聚微透镜耦合执行可调变的像差、色差补偿与校正，景深扩展以及基于单一焦面可调控变动的视场层析式清晰化等。阵列化电控液晶发散型微透镜所显示的广泛用途和发展前景，在近些年已演变成一个进一步扩展和增强波束变换及成像光学系统性能的热门课题，受到广泛关注。

尽管电控液晶散光微透镜在发展小尺寸轻量化多功能光学波束变换和成像系统，以及构建基于微纳控光的阵列化成像探测光敏芯片等方面已取得显著进步，但在用于特殊光场生成及其快速和精细化调控等方面，仍表现出明显不足，诸如：(一)基于电压信号调控图案化电极驱控微米级厚度液晶材料，对传输光波进行电控发散这一操作仍显粗糙，作为构建、修正或调变光场其空间相位和能量输运形态的关键性执行因素的功能化液晶材料，其折射率空间分布形态仍缺乏精细调控能力，尚未将其控光潜力完全发挥出来；(二)无法将电压信号与光发散液晶微透镜的光学参量如焦长、点扩散函数、焦深和视场等，基于控制目的建立精细的一一对应式的量化比对关系；(三)液晶光发散微透镜其非球面的折射率分布形态，对进行成像过程中的电控像差补偿和校正，缺乏可量化的电压信号参数表征，无法通过精细调控精确校正像差从而真正发挥技术优势。目前，如何基于图案化电极技术，建立液晶光发散式的微透镜其控光效能可进行量化精细调控的技术措施，建立液晶散光微透镜其光学参量包括像差、视场、点扩散函数、焦长以及焦深等，与液晶器件的电学控制参量间的可寻址一一对应关系，以及将光学参量进一步通过电学参数进行精细化表征来快速和精细调控液晶器件，已成为继续推动电控液晶光发散型微透镜技术，以及以其为基础的光学精密测量与控制技术，获得进一步发展所面临的关键性问题，迫切需要新的突破。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微透镜芯片，其可实现阵列化发散光场的电控构建与精细调变，易与其它光学光电机械结构耦合，环境适应性好。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微透镜芯片，包括电控液晶散光微透镜阵列、第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口，面阵电控液晶散光微透镜为m×n元，其中，m、n均为大于1的整数，电控液晶散光微透镜阵列采用液晶夹层结构，且下上层之间顺次设置有第一基片、共地电极层、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、顶面图案化电极层、顶层电极间绝缘层、顶面电极层、第二基片，共地电极层和顶面电极层分别固定在第一基片和第二基片上，顶面图案化电极由m×n个孔有序排布构成，从共地电极层延伸出一根共地电极引线，从顶面图案化电极层延伸出一根顶面图案化电极引线，从顶面电极层延伸出一根顶面电极引线，顶面电极引线与共地电极引线与第一驱控信号输入端口电连接，并由其提供电压V₁，顶面图案化电极引线与共地电极引线与第二驱控信号输入端口电连接，并由其提供电压V₂，且V₁＞V₂。

优选地，所述面阵电控液晶光发散微透镜芯片还包括芯片壳体，电控液晶散光微透镜阵列位于芯片壳体内并与其固连，电控液晶散光微透镜阵列的光入射面和光出射面通过芯片壳体的顶面和底面开窗裸露出来，第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口通过芯片壳体的侧面开孔裸露在外。