[发明专利]偏振周期角度连续可调的图案化液晶光取向装置及方法

权利要求书

1.偏振周期角度连续可调的图案化液晶光取向装置，包括：

光源组件，所述光源组件用于提供光源和产生准直的偏振角度可调的线偏振光；

焦距伺服组件，用于矫正运动产生的离焦现象；

运动控制部件，用于调整载有光偏振敏感材料的工作台的空间位置，以实现光场拼接；

其特征在于，还包括：

偏振光栅，所述光源组件射出的线偏振光经过所述偏振光栅形成周期性的偏振光栅图案，新产生的偏振光栅图案周期为其中：λ为线偏振光的波长，当线偏振光垂直入射至所述偏振光栅会在正负一级衍射角方向上分别产生一束左旋圆偏振光和一束右旋圆偏振光，两束圆偏振光可进行干涉，其中两束圆偏振光夹角为2β；

视场光阑，所述视场光阑用于选取周期性的所述偏振光栅图案的形状大小，并可将其组合为可设计的任意图形；

所述图案化液晶光取向装置还包括：第一傅立叶透镜和第二傅立叶透镜，所述第一傅立叶透镜、偏振光栅以及第二傅立叶透镜形成傅立叶变换系统；

所述光源组件的线偏振光依次经过所述第一傅立叶透镜、偏振光栅以及第二傅立叶透镜，所述傅立叶变换系统用于实现连续可调偏振光栅图案的输出，通过调整所述偏振光栅到所述第一傅立叶透镜的距离来生成周期可连续调控的偏振光栅图案，新生成的偏振光栅图案周期为

其中：P为偏振光栅的周期，f为傅立叶变换系统的焦距，d为偏振光栅与第一傅立叶透镜之间的距离；

所述光源组件的光源可为脉冲光源或连续光源，所述光源产生的光束在所述傅立叶变换系统中偏振光栅表面累积能量密度低于偏振光栅的损伤阈值，且经过成像微缩系统后，在样品表面，累积能量密度高于光偏振敏感材料的阈值能量。

2.根据权利要求1所述的偏振周期角度连续可调的图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述傅立叶变换系统中的偏振光栅的空频可为25lp/mm至3333lp/mm，对应周期为40μm至0.3μm。

3.根据权利要求1所述的偏振周期角度连续可调的图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述傅立叶变换系统中的偏振光栅与所述运动控制部件相连，可根据设定改变所述偏振光栅与第一傅立叶透镜之间的距离以及所述偏振光栅与水平方向之间的角度；

其中，距离调节范围为0～f，最小调节量为0.5μm，角度调节范围为0～pi°，最小调节量为0.05pi。

4.根据权利要求1所述的偏振周期角度连续可调的图案化液晶光取向装置，其特征在于，经过所述傅立叶变换系统后的光场经后续微缩成像系统后，空频进一步提高，新生成的偏振光栅图案的空频为

其中：设微缩成像系统微缩倍数为M，F为傅立叶变换系统中偏振光栅的空频，空频＝1mm/周期，通过改变所述偏振光栅到第一傅立叶透镜之间距离取得的新光栅图案的空频范围为[0，2FM]lp/mm；

偏振光栅平移Δd带来的偏振敏感材料表面的光栅图案空频变化ΔF₁＝|2*Δd*F*M/f|。

5.根据权利要求1-4任一项所述的偏振周期角度连续可调的图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述偏振光栅可绕光轴旋转角度来等角度改变新生成的偏振光栅图案取向。

6.根据权利要求1-4任一项所述的偏振周期角度连续可调的图案化液晶光取向装置，其特征在于，所述光源组件可包括：线偏振光源以及光束整形扩束系统；或，包括：无偏振的光源、光束整形扩束系统以及起偏片。