一种基于铁电液晶光控取向的圆形达曼光栅制造技术

一种基于光控取向的快响应圆形达曼衍射光栅器件，该发明专利技术将入射光束衍射成各级次等亮度圆环，并实现微秒级电控响应，可应用于光束整形、精密测量、图像编码、超分辨率成像等。所述电控圆形达曼光栅器件主要包括前置偏振片、覆盖氧化铟锡导电膜的光学玻璃、偶氮染料光控取向层、铁电液晶层、后置偏振片及驱动系统。该器件利用二次曝光技术对光控取向层进行局域性取向，使得铁电液晶层依照曝光方向排列实现圆形达曼光栅结构，衍射效率达84.5％。通过对铁电液晶取向方向设计，及光栅相对于前置偏振片角度设计，可实现衍射光栅电控开关切换，其响应时间59微秒，比现有的向列向液晶衍射光学器件的响应时间提高将近两个数量级。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁电液晶光控取向的圆形达曼光栅
本专利技术涉及的铁电液晶圆形达曼光栅，是基于光控取向的制作工艺，一种高衍射效率的快速响应衍射光学器件。
技术介绍
由于衍射光学器件具有性能好、体积小等良好的特性，其在光学系统应用中变得越来越重要。其中，圆形达曼光栅通过使用二值式、多值式或连续式相位调制可在远场产生等强度圆环。圆形达曼光栅有很多应用，它可以用于角度、面积以及镜头焦距的精确测量，也可用于激光的准直性测量或光束整形。此外，圆形达曼光栅还可用于超分辨率成像和计算成像的光学图像编码。传统的圆形达曼光栅是通过在透明电介质衬底上蚀刻不同深度来控制入射光相位调制，其制造工艺的复杂性限制了关键性能的提升。通过优化电子束光刻制造工艺，可实现具有极弱零级次序的三阶圆形衍射图案。但以往的圆形达曼光栅是静态的，没有电可调性。因液晶具有良好的电控二向色性，使其广泛被用于光学相位调制器件。与向列相液晶相比，铁电液晶响应速度快，是下一代显示技术和光子学器件的主要构成材料。因此，基于铁电液晶光控取向的圆形达曼光栅，实现了一种可协调、低成本和快速响应的等强度同心圆发生器，为精密测量、光束整形、图像编码等光学仪器系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁电液晶圆形达曼光栅，其特征在于，该衍射光栅是由铁电液晶基于光控取向技术得到的；所述的铁电液晶在外加电场驱动下快速切换，使得衍射光栅在衍射态与非衍射态之间快速转换，响应时间为59微秒；所述取向层材料是偶氮染料SD‑1，在线偏振UV光照射下，可为液晶层提供垂直于曝光偏振方向的取向方向；所述光控取向技术为通过二次曝光，使达曼光栅中相邻两区域的液晶取向方向相互垂直。

【技术特征摘要】
1.一种铁电液晶圆形达曼光栅，其特征在于，该衍射光栅是由铁电液晶基于光控取向技术得到的；所述的铁电液晶在外加电场驱动下快速切换，使得衍射光栅在衍射态与非衍射态之间快速转换，响应时间为59微秒；所述取向层材料是偶氮染料SD-1，在线偏振UV光照射下，可为液晶层提供垂直于曝光偏振方向的取向方向；所述光控取向技术为通过二次曝光，使达曼光栅中相邻两区域的液晶取向方向相互垂直。2.如权利要求1所述铁电液晶圆形达曼光栅，其特征在于，该液晶光栅使用的铁电液晶因在基于外加电场下分子自发极化矢量与电场耦合使铁电液晶螺旋结构发生解旋，因此而产生的电控双折射特性，而具有响应速度快的特点。3.如权利要求1所述铁电液晶圆形达曼光栅，其特征在于，该光栅在远场实现了各衍射级次等光强分布的圆环形衍射场。通过对铁电液晶施加外部电场而实现光开关功能。4.一种铁电液晶圆形达曼光栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先将SD-1以0.5％的浓度溶于二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，然后将溶液旋涂在清洁的氧化铟锡(ITO)玻璃基板上，旋涂层先以800RPM进行5秒预旋转，然后以3000RPM旋转30秒。然后在100...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭琦，杨小倩，米致远，赵慧洁，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11