[发明专利]一种紧凑化光束偏转器及其制备方法

说明书

一种紧凑化光束偏转器及其制备方法涉及非机械式光束偏转技术领域，解决了结构简单化、界面之间折射率的匹配程度以及光束偏转器件的能量利用率方面待提高的问题。光束偏转器包括液晶波片、液晶偏振光栅薄膜和液晶层，液晶波片包括第一基板和第二基板，液晶层和液晶偏振光栅薄膜均位于第一基板和第二基板之间。方法为：在第一ITO导电薄膜上制备第一光控取向膜，再旋涂反应型液晶，用氮气和紫外光照射固化，得到液晶偏振光栅薄膜；在液晶偏振光栅薄膜上制第一取向膜；在第二ITO导电薄膜上制第二取向膜，第一基板和第二基板反平行压盒，制备液晶层。本发明结构简单，反射界面数目少，提高界面之间折射率的匹配程度和光束偏转器件的能量利用率。

技术领域

本发明涉及非机械式光束偏转技术领域，具体涉及一种紧凑化光束偏转器及其制备方法。

背景技术

液晶偏振光栅是一种新型的光束偏转器件，基于几何相位调制原理，它能够将圆偏振光以近乎100％的衍射效率偏向+1级或者-1级，偏转的方向取决于入射光的偏振态。按照工作方式分类，液晶偏振光栅分为有源液晶偏振光栅和无源液晶偏振光栅：有源液晶偏振光栅与液晶波片结构类似，自身可以加电控制，光束可以直接透过(零级)；相反，无源液晶偏振光栅结构简单，自身不能加电控制，光束无法直接透过(没有零级)。要想实现无源液晶偏振光栅的动态光束调控，必须将其与液晶波片结合使用，通过电控液晶波片用以实现对入射光的偏振态进行调制，从而控制入射到无源液晶偏振光栅上面光束偏向+1级或者-1级，实现动态电控光束偏转。

当前，为了实现上述功能，主要有两种方式：第一种是液晶波片和液晶偏振光栅薄膜完全独立，光束分别经过液晶波片和液晶偏振光栅薄膜，通过调节液晶波片实现光束动态调节；第二种是在液晶波片基板外侧直接旋涂制备液晶偏振光栅薄膜，这种方法结构比第一种简单，同时减少了反射界面数目。上述两种方式的结构简单化、界面之间折射率的匹配程度以及光束偏转器件的能量利用率方面仍有待提高。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供一种紧凑化光束偏转器及其制备方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种紧凑化光束偏转器，包括液晶波片、液晶偏振光栅薄膜和液晶层，所述液晶波片包括第一基板和第二基板，液晶层位于第一基板和第二基板之间，液晶偏振光栅薄膜位于第一基板和第二基板之间。

一种紧凑化光束偏转器的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在第一基板上镀第一ITO导电薄膜，在第一ITO导电薄膜上旋涂光敏材料，高温固化光敏材料，曝光固化的光敏材料使光敏材料发生光交联反应并记录曝光图案，得到第一光控取向膜；

步骤二、在第一光控取向膜上旋涂反应型液晶，在氮气保护环境下利用紫外光对旋涂的反应型液晶进行照射、固化，得到液晶偏振光栅薄膜，旋涂次数和旋涂转速按照液晶偏振光栅薄膜的厚度确定；

步骤三、在第二基板上镀第二ITO导电薄膜；

步骤四、在液晶偏振光栅薄膜上旋涂取向剂，高温下固化取向剂，对固化的取向剂进行取向，得到第一取向膜；在第二ITO导电薄膜上旋涂取向剂，高温下固化取向剂，对固化的取向剂进行取向，得到第二取向膜；

步骤五、将第一基板和第二基板平行放置，且第一取向膜和第二取向膜相向放置，压制成液晶盒，向液晶盒内第一取向膜和第二取向膜之间灌注液晶得到液晶层，将液晶盒封口，得到一种紧凑化光束偏转器，制备完成。

本发明的有益效果是：

本发明的一种紧凑化光束偏转器是将液晶偏振光栅薄膜制作在液晶波片基板内侧，其结构简单，反射界面数目少，而且界面之间折射率匹配程度高，菲涅尔反射损失少，能够大大提高界面之间折射率的匹配程度，显著提高光束偏转器件的能量利用率，能够便捷、快速的实现光束的动态调节。本发明的制备方法所制备的液晶偏振光栅薄膜条纹轮廓清晰、对比度高、缺陷少。