[发明专利]一种基于微纳结构的偏光转换元器件

说明书

本发明提供一种基于微纳结构的偏光转换元器件，包括：玻璃基底；第一微纳结构，设于玻璃基底的入射表面；第二微纳结构，设于玻璃基底的出射表面，且两者在上下方向上错位分布；混合入射光以设定入射方向入射至第一微纳结构，混合入射光经过第一微纳结构已被分为第一偏振光和第二偏振光；第一微纳结构以设定折射角度对第一偏振光发生折射以及对第二偏振光发生透射，第一偏振光在经过第一微纳结构后被折射至第二微纳结构，第二微纳结构以设定折射角度对第一偏振光发生折射并将第一偏振光转化为第二偏振光。本发明的偏光转换元器件，结构简单且装配方便，节省加工工时，为规模化量产提供可能性，耐高温及耐光老化性能提升、偏光转换性能提升。

技术领域

本发明涉及光学元器件技术领域，尤其涉及一种基于微纳结构的偏光转换元器件。

背景技术

相关技术中的偏光转换元器件通常为图1所示的结构，其中，偏光转换元器件由许多拼接条10拼接而成，且每个拼接条10上都要镀透P反S膜20，镀膜完成后还需要切割贴合，之后再在背面对应出条柱上间隔贴1/2相位延时片30，最终得到现有的偏光转换元器件，其偏光转换原理如下：当P偏振和S偏振混合的光入射后，S光经透P反S膜20两次反射后直接出射，P偏振光透过透P反S膜20后再经1/2相位延时片30偏转后变成S偏振光，从而把混合偏振光转换成单一方向的偏振光。

然而，上述相关技术中的偏光转换元器件具有以下缺陷：（1）加工复杂，成本高昂，对制造装配过程中的对准精度要求非常高。（2）由于透P反S膜20入射角度为45度，且镀膜时要考虑可见光红绿蓝三色光源的透过反射效率，因此透P反S膜20光学效率较低，且PCS条之间的贴合及1/2相位延时片30的贴合都对光效有较大影响。（3）由于PBS条贴合材料、1/2相位延时片30的贴合材料及1/2相位延时片30本身为有机膜材，导致了装置的耐久性存在时限问题，也即装置的耐高温及耐老化性能较差。

发明内容

本发明提供一种基于微纳结构的偏光转换元器件，用以解决现有技术中结构复杂的缺陷，实现如下技术效果：结构简单且装配方便，节省了大量加工工时，为规模化量产提供了更多的可能性；此外，本装置的耐高温及耐光老化性能得到显著提升，以及其偏光转换性能得到显著提升。

根据本发明第一方面实施例的基于微纳结构的偏光转换元器件，包括：

玻璃基底，具有相对设置的入射表面和出射表面；

第一微纳结构，设置在所述玻璃基底的入射表面上；

第二微纳结构，设置于所述玻璃基底的出射表面上，且所述第一微纳结构与所述第二微纳结构在上下方向上错位分布；

其中，混合入射光以设定入射方向入射至所述第一微纳结构，所述混合入射光经过所述第一微纳结构以被分为第一偏振光和第二偏振光；

所述第一微纳结构用于按照设定折射角度对所述第一偏振光发生折射以及对所述第二偏振光发生透射，所述第一偏振光在经过所述第一微纳结构后被折射至所述第二微纳结构，所述第二微纳结构用于按照所述设定折射角度对所述第一偏振光发生折射并将所述第一偏振光转化为第二偏振光。

根据本发明的一个实施例，所述设定折射角度为45°。

根据本发明的一个实施例，所述第一微纳结构的数量为至少两个，所有所述第一微纳结构在所述入射表面上沿上下方向间隔分布；

对应地，所述第二微纳结构的数量与所述第二微纳结构的数量相等或者相差一个，且所有所述第二微纳结构在所述出射表面上沿上下方向间隔分布。

根据本发明的一个实施例，相邻的两个所述第一微纳结构之间形成第一间隙，所述第二微纳结构沿所述设定入射方向与所述第一间隙相对设置；

相邻的两个所述第二微纳结构之间形成第二间隙，所述第一微纳结构沿所述设定入射方向与所述第二间隙相对设置。

根据本发明的一个实施例，在所述第一间隙和所述第二间隙的数量均为至少两个的情况下，所有所述第一间隙沿上下方向上的尺寸均相同，且所有所述第二间隙沿上下方向上的尺寸均相同。