单轴延迟器堆栈的广角补偿制造技术

一种复合延迟器，其建立对R

Wide angle compensation of single axis retarder stack

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单轴延迟器堆栈的广角补偿相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月17日提交的美国临时申请No.62/533,547的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术介绍
经常需要在正交偏振态(SOP)之间转换的光学组件。如今，产品中使用的几乎所有偏振器都会消除或反映线性SOP，因此对于大多数偏振转换场景而言，使线性基准成为现实。通常使用一个或多个线性延迟器来完成这种转换。还经常需要在扩展的波长和入射角范围上保持转换。在一些情况下，可能进一步需要存在单独波长范围，在该单独波长范围上，输入SOP被保留(未转换)。该附加约束主要适用于区分波长带的系统，通常用于滤波、分离/组合或切换目的。透射或反射(双通)配置可能需要偏振变换。线性延迟器引入的相位差通常取决于波长和入射角。术语“A板”是指线性单轴延迟器，其中光轴(或非寻常轴)包含在延迟器基板或孔的平面中。“正交入射”光被认为是垂直于延迟器基板入射的光。A板延迟器可以从正交入射的偏振光产生两个波，并在它们之间引入相位差。具有消色差(即，波长不敏感)延迟的单个延迟器需要双折射，该双折射随着波长的增加而以抵消相位差的反波长依赖性的方式而增加。尝试实现这种消色差行为的尝试包括使用色散控制的聚合物材料(例如用于宽带四分之一波长延迟器的Teijin聚合物)。另一种方法是使用延迟器膜的堆栈，其产生的偏振变换端点对于一波长范围是通用的。后者可以由相同材料的延迟器膜的堆栈组成，或者在有益时由两种或多种材料的延迟器膜的堆栈组成。延迟器堆栈可被视为有限脉冲响应(FIR)滤波器，其中线性系统理论将时域与频率(或波长)域相关联。在现有技术中描述了这些原理(例如，Robinson，“用于LCD投影的偏振工程(PolarizationEngineeringforLCDProjection)”)。延迟器膜通常通过在纵向方向(MD，machinedirection)上拉伸铸件或挤出的膜来制造。常规显示材料(例如聚碳酸酯(PC)或环烯烃聚合物(COP))的MD拉伸会产生具有面内延迟Re＝(nx-ny)d的正单轴延迟器，其中nx是MD上的折射率，ny是横向方向(TD，或交叉网)上的折射率，d是膜厚度。平均面内折射率的增加在厚度方向上产生了延迟，由下式给出：其中，nz是厚度方向上的折射率。对于典型的单轴延迟器，其中ny＝nz＝no并且nx＝ne，厚度方向延迟为Rth＝Re/2。在正常情况下，这无关紧要。但是当偏振光学器件无论入射角如何都必须执行相同的功能时，Rth常常是个问题。并且当使用多层堆栈(例如)来产生降低偏振变换的波长灵敏度的脉冲响应时，Rth的累积能够破坏正交入射条件。这可以在受层数限制的Re脉冲响应的定制程度和与非垂直光线的该脉冲响应的维持之间进行权衡。通常，这种定制涉及在扩展的频谱范围内创建波长稳定的偏振变换。本专利技术试图使用实际的补偿方案来克服这种权衡。在这种背景下，已经开发了本文描述的技术。
技术实现思路
本文公开了一种复合延迟器，其包括：第一平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第一延迟器的光轴取向确定面内延迟，并且其中，所述第一延迟器在厚度尺寸上具有第一延迟；第二平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第二延迟器的光轴取向平行于所述第一延迟器的光轴取向，并且其中，所述第二延迟器在厚度尺寸上具有第二延迟；和第三平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第三延迟器的光轴取向相对于所述第一延迟器的光轴取向交叉，并且其中，所述第三延迟器在厚度尺寸上具有第三延迟。所述第一延迟在符号上与所述第二延迟和所述第三延迟相反。所述第二延迟器和所述第三延迟器可以具有相同的面内延迟。所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟可以为所述第一延迟器的面内延迟的一半。所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟可以在所述第一延迟器的面内延迟的20％至80％之间。一种延迟器堆栈可以包括如上所述的两个或多个复合延迟器。所公开的是一种符合延迟器，其包括：第一A板延迟器，其具有第一光轴取向和第一延迟；第二A板延迟器，其具有第二光轴取向和第二延迟；和第三A板延迟器，其具有第三光轴取向和第三延迟，其中，所述第三光轴取向垂直于所述第二光轴取向。所述第二光轴取向和第三光轴取向中的一个垂直于所述第一光轴取向。所述第一延迟在符号上与所述第二延迟和所述第三延迟相反。所述第二延迟器和所述第三延迟器可以具有相同的面内延迟。所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟可以为所述第一延迟器的面内延迟的一半。所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟可以在所述第一延迟器的面内延迟的20％至80％之间。一种延迟器堆栈可以包括如上所述的两个或多个复合延迟器。所公开的是一种延迟器堆栈，用于对通过其的光束的偏振状态进行取决于波长的操纵。所述延迟器堆栈包括：第一延迟器堆栈，其包括两个线性延迟层，其中，所述第一延迟器堆栈在所述光通过的方向上具有厚度尺寸，并且其中，所述第一延迟器堆栈在所述厚度尺寸上具有非零延迟；第二延迟器堆栈，其包括两个线性延迟层，其中，所述第二延迟器堆栈在所述光通过的方向上具有厚度尺寸，并且其中，所述第二延迟器堆栈在所述厚度尺寸上具有非零延迟；和成对的交叉的A板延迟器，其定位于所述第一延迟器堆栈和所述第二延迟器堆栈之间，其中，所述成对的交叉的A板延迟器具有基本匹配的面内延迟。所述第一延迟器堆栈和所述第二延迟器堆栈的双折射与所述交叉的A板延迟器的双折射相同的和相反的符号。所述延迟器堆栈可以具有复合面内延迟，并且其中，所述交叉的A板延迟器减小所述复合面内延迟的入射角依赖性。所述延迟器堆栈可以以大约45度的逆序反射配置布置，其中，所述延迟器堆栈用于将预定波长范围的输入偏振状态转换为正交于所述输入偏振状态的偏振状态，并且其中，所述成对的交叉的A板延迟器提供了取决于方位角的补偿，所述取决于方位角的补偿减少所述复合面内延迟的取决于入射角的变化。所述延迟器堆栈由正A板组成，并且所述交叉的A板延迟器由负A板组成。所述延迟器堆栈可以在预定的波长范围内不转换输入偏振状态，并且其中，所述交叉的A板延迟器不对所述复合面内延迟的取决于入射角的变化产生不利影响。所述取决于方位角的补偿可以在延迟和取向上与所述延迟器堆栈之间存在的复合延迟基本匹配，从而使所述复合面内延迟最小。所述延迟器堆栈和所述交叉的A板的组合可以产生对入射角基本不敏感的正交入射复合偏振变换。附图说明图1示出了三层线性延迟器，其取向θ和Re＝Γ0视场由交叉的负A板补偿，每个负A板具有延迟Γ1。图2示出了现有技术的大约45°对称的逆序反射。图3a示出了在转换频带中图2的功能层行为。图3b示出了在未转换频带中的图2功能层行为。图4a示出了45°方位角中对于各种入射角使用单轴延迟器的未补偿8层绿-品红(GM)延迟器堆栈滤波器的示例。图4b示出了0°方位角中对于各种入射角使用单轴延本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合延迟器，包括：/n第一平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第一延迟器的光轴取向确定面内延迟，并且其中，所述第一延迟器在厚度尺寸上具有第一延迟；/n第二平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第二延迟器的光轴取向平行于所述第一延迟器的光轴取向，并且其中，所述第二延迟器在厚度尺寸上具有第二延迟；和/n第三平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第三延迟器的光轴取向相对于所述第一延迟器的光轴取向交叉，并且其中，所述第三延迟器在厚度尺寸上具有第三延迟；/n其中，所述第一延迟在符号上与所述第二延迟和所述第三延迟相反。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170717 US 62/533,5471.一种复合延迟器，包括：
第一平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第一延迟器的光轴取向确定面内延迟，并且其中，所述第一延迟器在厚度尺寸上具有第一延迟；
第二平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第二延迟器的光轴取向平行于所述第一延迟器的光轴取向，并且其中，所述第二延迟器在厚度尺寸上具有第二延迟；和
第三平面延迟器，其具有平行于一平面的两个尺寸和垂直于所述平面的第三或厚度尺寸，其中，所述第三延迟器的光轴取向相对于所述第一延迟器的光轴取向交叉，并且其中，所述第三延迟器在厚度尺寸上具有第三延迟；
其中，所述第一延迟在符号上与所述第二延迟和所述第三延迟相反。


2.根据权利要求1所述的复合延迟器，其中，所述第二延迟器和所述第三延迟器具有相同的面内延迟。


3.根据权利要求1所述的复合延迟器，其中，所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟为所述第一延迟器的面内延迟的一半。


4.根据权利要求1所述的复合延迟器，其中，所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟在所述第一延迟器的面内延迟的20％至80％之间。


5.一种延迟器堆栈，其包含两个或多个如权利要求1所述的复合延迟器。


6.一种复合延迟器，包括：
第一A板延迟器，其具有第一光轴取向和第一延迟；
第二A板延迟器，其具有第二光轴取向和第二延迟；和
第三A板延迟器，其具有第三光轴取向和第三延迟，其中，所述第三光轴取向垂直于所述第二光轴取向；
其中，所述第二光轴取向和第三光轴取向中的一个垂直于所述第一光轴取向；
其中，所述第一延迟在符号上与所述第二延迟和所述第三延迟相反。


7.根据权利要求6所述的复合延迟器，其中，所述第二延迟器和所述第三延迟器具有相同的面内延迟。


8.根据权利要求6所述的复合延迟器，其中，所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟为所述第一延迟器的面内延迟的一半。


9.根据权利要求6所述的复合延迟器，其中，所述第二延迟器和所述第三延迟器的面内延迟在所述第一延迟器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里D夏普，
申请(专利权)人：加里夏普创新有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US