高速光开关引擎制造技术

当以叉指式电极驱动聚合物稳定的蓝相液晶时，在液晶中产生大的电场分布，并且在电极附近产生大的电场，因电伸缩效应引起的聚合物稳定的蓝相液晶的切换速度恶化。使用形成现有薄膜电极的平行平板，在其之间插入聚合物稳定的蓝相液晶，并在其之间插入聚合物稳定的蓝相液晶之后粘粘偏振光栅，由硅制成的横截面与成三角形的两片硅楔以彼此旋转对称的方式被设置或粘贴在其两侧。

High speed optical switch engine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速光开关引擎
本专利技术涉及一种高速光开关引擎。
技术介绍
图1示出了现有液晶相位面板的一实施例(非专利文献1)，是在两片平行平板电极面板23之间插入向列液晶24。在Zero-twistedECB(electricallycontrolledbirefringence)的情况下，当未施加电压到两片平行板电极时，液晶的导向器(n)相对于板电极平行地配置，射入的光会感受到导向器(n)折射率的椭圆形XZ横截面(椭圆形状的折射率)并接收延迟。此时，通过设定所需的液晶厚度，例如可以作为半波长板进行操作。另一方面，当将施加电压到两片平行平板电极面板23时，电场变得垂直于平板电极，并且液晶的导向器也跟随电场变得垂直。射入光感受到折射率椭圆形的XZ横截面(圆形状的折射率)，未接收延迟，且作为等向性的介质进行操作。现有的向列液晶广泛用于显示器中，但因它们的切换速度慢至毫秒，因此不能用于需要高切换速度的应用中。从而，可高速地切换的聚合物稳定的蓝相液晶被探讨。该液晶利用克尔效应(Kerreffect)，虽然可以快速切换，但必须产生相对于平板电极平行的电场。在所述的平行平板电极面板23中，一般的电场是相对于平板电极垂直，此状态下，不能直接适用在聚合物稳定化的蓝相液晶，因此，如图2所示被称为IPS(InPlaneSwitching)的叉指式电极被探讨。该电极是向相邻的叉指式电极21施加正负或正或零的电压，并在横向(X方向)上产生电场。但是，在聚合物稳定的蓝相液晶22中，电场分布不均匀，并且产生大的电场分布，特别是在叉指式电极21附近产生大的电场，因电伸缩效应引起的聚合物稳定的蓝相液晶22的切换速度恶化。而且，在长波长下，所需的液晶厚度增加，且在液晶中需要更大的电场分布以获得所需的性能。因此，叉指式电极21附近的电场分布进一步增加，导致射出光束中的相位分布，并且发生诸如损耗和串音的各种性能劣化。与叉指式电极21相比，平行板电极面板23可以获得均匀的电场分布。为了利用该状态，可倾斜地射入光束即可。为具体实现这一点，已有报告指出一实施例，即，将平行平板电极附着到聚合物稳定的蓝相液晶上，且在现有垂直电场驱动，以获得消除滞后(hysteresis)的阶度特性(专利文献1，图3)。然而，该结构在垂直射入的情况下是有效的，但是如果以大角度倾斜射入，则因棱镜片的光折射功效在光束中不均匀，导致在射出光束中产生较大相位。另一方面，在一报告中已使用液晶和偏振光栅的光开关引擎(专利文献2，图4)。这是以将相位板(LCHalf-Waveplate)和偏振光栅(PassivePG)粘贴在一起，且使光近乎垂直地射入为前提。且使光近乎垂直地射入的原因是，如图8所示(通过模拟计算)，当射入面为(A)的情况下，±1级绕射效率急剧劣化。因此，该现有结构是在使用普通向列液晶的相位板(LCHalf-Waveplate)的情况下是有效的，但是在使用聚合物稳定的蓝相液晶的情况下，需要采用IPS(InPlaneSwitching)型相位板或棱镜片的结构，如上所述，在任意情况下，将导致切换速度、光束相位分布等较大劣化。现有技术文件专利文献1：JP2014-186045A。专利文件2：US2012/0188467A1。非专利文件1：“Fundamentalsofphase-onlyliquidcrystalonsilicon(LCOS)devices”，ZichenZhangetal(Light:Science&Applications(2014)P16)
技术实现思路
[本专利技术欲解决的课题]上述问题总结如下。(1)在IPS(InPlaneSwitching)叉指式电极中，在液晶内产生大的电场分布，在电极附近产生大的电场，并且是因电伸缩效应引起的聚合物稳定的蓝相液晶的切换速度恶化。(2)特别是在长波长下，所需的液晶厚度增加，并且在液晶内产生大的电场分布。(3)面内电场分布大，导致射出光束中的相位分布，并产生诸如损耗和如串音等的各种性能劣化。(4)在专利文献1的结构中，当以大角度倾斜射入到蓝相液晶上时，因棱镜片的光折射功效在光束内不均匀，在射出光束内导致相位分布较大。(5)专利文献2的结构是基于以下前提，即，将相位板(LCHalf-Waveplate)和偏振光栅(无源PG)接合在一起，且使光近乎垂直地射入。其原因是，因当模拟PG时，如图8所示，在射入面为(A)的情况下，±1级绕射效率急剧劣化。因此，为了具体实现现有结构，必须近乎垂直地射入与PG粘贴的相位板，并且默认假设使用普通向列液晶的相位板(LCHalf-Waveplate)。另外，当使用聚合物稳定的蓝相液晶时，必须应用上述的IPS(平面转换)型相位板，或者使用棱镜片的聚合物稳定的蓝相液晶相位板，如上所述，在任意情况下，将导致作为光开关引擎的特性(例如切换速度、损耗、串音等)较大劣化。因此，本专利技术为解决上述问题，以实现一种光开关引擎，其具有在聚合物稳定的蓝相液晶中产生均匀的电场分布，而不发生切换速度劣化或射出光束的相位分布的特征为目标。[解决课题的手段]为了解决上述问题，关于使用聚合物稳定的蓝相液晶的光开关引擎，本专利技术为如下构成。(1)使用形成现有薄膜电极的平行平板(图7)，在其之间插入聚合物稳定的蓝相液晶，且将如图6所示的一组偏振光栅(PG)层粘贴在一起，且层叠多组偏振光栅，由硅制成的横截面与成三角形的两片硅楔以彼此旋转对称的方式被设置或粘贴在其两侧。(2)而且，所述偏振光栅(PG)是具有如图6(C)所示的也在厚度方向导向器旋转的手性结构的上述偏振光栅(PG)，并且在偏振光栅(PG)表面(XY平面)处导向器的旋转方向上的旋转轴A和硅楔的斜边B以彼此垂直的方式被设置或附着(图7)。(3)使用两组上述结构，并且通过彼此旋转90°来设置或附着该结构(图10)。但是，硅楔的楔角θa应满足以下条件。[公式1]θa＜sin-1(N2/N1)-θb(1)在此，θb＝sin-1(No×sinθo/N1)、No作为周围的折射率(例如空气)，N1作为硅的折射率，θo是射入角。具体地，本专利技术可以提供以下手段：(1)一种光开关引擎，其中，使用在从紫外线到所使用的波段的光波长区域中，并使用在透明基板的至少一个表面上所期待的光波长区域中所形成的透明薄膜电极的两片基板；其中，以相对而立的方式使该薄膜电极以所期待的缺口成为平行电极，且在其中间插入聚合物稳定的蓝相液晶，且在通过照射光而稳定的平行平板液晶面板上，在所使用的波长处变成半波长板的厚度的双折射介质(称为导向器)的双折射轴，为由以平面内周期旋转的偏振光栅板附着到平行板液晶面板的射出表面所构成，或由在相同方向上堆栈多个的关液晶相位面板与由折射率比所述基材高的材料组成，且横截面由两片具有直角三角形的楔形基板所组成；将开关液晶相位面板以前述复屈折本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光开关引擎，其特徵在于，使用在从紫外线到所使用的波段的光波长区域中，并使用在透明基板的至少一个表面上所期待的光波长区域中所形成的透明薄膜电极的两片基板；其中，以相对而立的方式使该薄膜电极以所期待的缺口成为平行电极，且在其中间插入聚合物稳定的蓝相液晶，且在通过照射光而稳定的平行平板液晶面板上，在所使用的波长处变成半波长板的厚度的双折射介质(称为导向器)的双折射轴，为由以平面内周期旋转的偏振光栅板附着到平行板液晶面板的射出表面所构成，或由在相同方向上堆栈多个的关液晶相位面板与由折射率比所述基材高的材料组成，且横截面由两片具有直角三角形的楔形基板所组成；/n将开关液晶相位面板以前述复屈折轴在前述面内回转的轴与前记具有直角三角形横截面的楔形基板的斜边相互垂直的方式,将前述两片楔型基板的斜面相互交迭地层压黏合；/n从一侧楔形基板的端面(所述开关液晶相位面板的偏振光栅板的相反侧，称为射入面)射入的射入光是从与另一侧楔形基板的所述端面(称为出射面)成平行断面而得到射出所期望的偏振光。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170627 JP 2017-1255331.一种光开关引擎，其特徵在于，使用在从紫外线到所使用的波段的光波长区域中，并使用在透明基板的至少一个表面上所期待的光波长区域中所形成的透明薄膜电极的两片基板；其中，以相对而立的方式使该薄膜电极以所期待的缺口成为平行电极，且在其中间插入聚合物稳定的蓝相液晶，且在通过照射光而稳定的平行平板液晶面板上，在所使用的波长处变成半波长板的厚度的双折射介质(称为导向器)的双折射轴，为由以平面内周期旋转的偏振光栅板附着到平行板液晶面板的射出表面所构成，或由在相同方向上堆栈多个的关液晶相位面板与由折射率比所述基材高的材料组成，且横截面由两片具有直角三角形的楔形基板所组成；
将开关液晶相位面板以前述复屈折轴在前述面内回转的轴与前记具有直角三角形横截面的楔形基板的斜边相互垂直的方式,将前述两片楔型基板的斜面相互交迭地层压黏合；
从一侧楔形基板的端面(所述开关液晶相位面板的偏振光栅板的相反侧，称为射入面)射入的射入光是从与另一侧楔形基板的所述端面(称为出射面)成平行断面而得到射出所期望的偏振光。


2.根据权利要求1所述的光开关引擎，其特徵在于，所述偏振光栅板是具有所述导向器的双折射轴也在厚度方向上旋转的掌性结构。


3.根据权利要求1所述的光开关引擎，其特徵在...

【专利技术属性】
技术研发人员：上塚尚登，
申请(专利权)人：国立研究开发法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP