[发明专利]一种衍射装置

说明书

技术领域

本发明涉及衍射透镜领域，特别涉及一种衍射装置。

背景技术

透镜是基本的光学器件，在光学设备中随处可见，随着光学技术的发展，对透镜的要求越来越高。例如透镜的形貌,由球面到非球面，其中尤其是柱面和抛物面的应用最为广泛；还有对透镜的体积和重量的要求，比如菲涅耳透镜，它具有体积小、重量轻、便于复制等优点而被广泛的应用。但现有的透镜的缺点是功能简单，衍射效果以及焦距固定,不可根据需要灵活改变。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种衍射装置，该衍射装置具有多个焦距不同且能够根据外加电场的不同而变换衍射模式的衍射单元，且该多个衍射单元的工作模式可分别根据用户需要随意切换。

为了解决上述问题，本发明提供一种衍射装置,包括第一衍射单元，所述第一衍射单元包括:

第一基板,其一侧设有第一偏光片,另一侧设有第一电极；

第一衍射透镜，其设于所述第一电极上；

第二基板，其与所述第一基板相对设置，所述第二基板的与所述第一基板的所述另一侧相对的一侧设有第二电极；以及

第一液晶层，其设于所述第二电极与第一衍射透镜之间，所述第一液晶层中的液晶能够处于所述液晶的长轴方向与所述第一偏光片的透光轴的轴向平行的状态或者所述液晶的长轴方向与所述第一偏光片的透光轴的轴向垂直的状态。

作为优选，还包括第二衍射单元，所述第二衍射单元包括：

第三电极，其设于所述第二基板背离所述第一基板的一侧上；

第三基板，其相对所述第二基板与所述第一基板位置对称，所述第三基板朝向所述第二基板的一侧上设有第四电极,所述第三基板背离所述第四电极的一侧上设有第二偏光片；

第二衍射透镜，其设于所述第四电极上；以及

第二液晶层，其设于所述第二衍射透镜与第三电极之间，所述第二液晶层中的液晶能够处于所述液晶的长轴方向与所述第二偏光片的透光轴的轴向平行的状态或者所述液晶的长轴方向与所述第二偏光片的轴向垂直的状态。

作为优选，包括多个分别由所述第一衍射单元和第二衍射单元组成的衍射单元对，多个所述衍射单元对沿所述第一偏光片的透光轴的轴向布置。

作为优选，所述第一衍射透镜的焦距与所述第二衍射透镜的焦距值不同。

作为优选，当所述第一液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第一偏光片的透光轴的轴向垂直的状态且所述第二液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第二偏光片的透光轴的轴向平行的状态时，所述衍射装置所处物方空间的物方焦距值与所处的像方空间的像方焦距值分别为f₁和f₁′，当所述第一液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第一偏光片的透光轴的轴向平行的状态且所述第二液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第二偏光片的透光轴的轴向垂直的状态时，所述衍射装置所处物方空间的物方焦距值与所处的像方空间的像方焦距值分别为f₂和f₂′，当所述第一液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第一偏光片的透光轴的轴向垂直的状态且所述第二液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第二偏光片的透光轴的轴向垂直的状态时,所述衍射装置所处物方空间的物方焦距值与所处的像方空间的像方焦距值分别为f和f′,其中：

其中,n₁为所述衍射装置所处物方空间介质的折射率，n₂为所述衍射装置所处像方空间介质的折射率，n₃为所述第一衍射单元与所述第二衍射单元之间的介质折射率，d为所述第一衍射透镜与第二衍射透镜间的距离。

作为优选，所述第一衍射透镜与第二衍射透镜均具有多个台阶,同一衍射透镜中的多个所述台阶划分为多个光栅单元,位于同一所述光栅单元中的所述台阶的高度为:

其中,λ为入射光波长，n₀为所述第一液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第一偏光片的透光轴的轴向垂直的状态时的折射率或为所述第二液晶层中的液晶处于所述液晶的长轴方向与所述第二偏光片的透光轴的轴向垂直的状态时的折射率,n为所述第一衍射透镜或第二衍射透镜的折射率,N为每个所述光栅单元中包含的所述台阶的数量。

作为优选，每个所述光栅单元中的各级台阶对应的环带半径分别为r_j，1和r_j，2，其中：