亚波长聚焦液晶透镜及其高分辨制备方法技术

本申请公开了一种亚波长聚焦液晶透镜及其高分辨制备方法。本申请的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法包括：对玻璃基板的表面进行设置取向层，并得到第一组件、第二组件；将所述第一组件、所述第二组件设有所述取向层的一面相对设置，并通过间隔子固定两者相对位置，得到液晶盒；其中，所述第一组件、所述第二组件之间设有间隙层；通过掩模将初始光转换为偏振光，并利用所述偏振光对所述取向层图案化；对所述间隙层进行液晶填充，以形成液晶层；对所述液晶层进行紫外固化，以使得所述液晶层固化，并形成液晶透镜薄膜。本申请所提供的方法通过可通过掩模对初始光进行转换以得到对应的高分辨偏振光场，从而对液晶取向层进行取向。向。向。

【技术实现步骤摘要】
亚波长聚焦液晶透镜及其高分辨制备方法


[0001]本申请涉及液晶透镜制造
，尤其涉及一种亚波长聚焦液晶透镜及其高分辨制备方法。

技术介绍

[0002]在相关技术中，传统透镜为使用玻璃或塑料等传统材料，并通过注塑、切割和摩擦等接触式机械加工手段获得。传统透镜的表面形成球形曲面，以对光进行折射，从而使入射光场附加上相位差。
[0003]然而，上述制作方式所制作得到的透镜的直径较长且重量大，且难以满足现代光学系统对于微透镜的要求。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法及液晶透镜。本申请所提供的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，可通过掩模对初始光进行转换以得到对应的偏振光场，从而对液晶取向层进行取向。
[0005]本申请实施例第一方面提供一种亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，包括：在玻璃基板的表面设置取向层，并得到第一组件、第二组件；将所述第一组件、所述第二组件设有所述取向层的一面相对设置，并通过间隔子固定两者相对位置，得到液晶盒；其中，所述第一组件、所述第二组件之间设有间隙层；通过掩模将初始光转换为偏振光，并利用所述偏振光对所述取向层图案化；对所述间隙层进行液晶填充，以形成液晶层；对所述液晶层进行紫外固化，以使得所述液晶层固化，并形成液晶透镜薄膜。
[0006]本申请实施例中亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法包括如下技术效果：通过该掩模对紫外初始光进行转换以得到对应的偏振光场，从而对液晶取向层进行取向。即通过掩模对超透镜直接进行曝光成型，以降低制备成本，并提高超透镜的加工效率。此外，通过掩模对初始光进行转换以得到对应的偏振光场，以提高对液晶层进行固化的图案分辨率。
[0007]在一些实施例中，所述亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，包括：根据透镜参数、初始环带结构得到目标环带结构；根据所述目标环带结构设计掩模图案；根据所述掩模图案制作所述掩模；使用所述掩模制备液晶透镜。
[0008]在一些实施例中，所述根据透镜参数、初始环带结构得到目标环带结构，包括：根据所述透镜参数得到目标焦点特征；根据瑞利索末菲衍射理论计算得到所述初始环带的实际焦点特征；根据所述目标焦点特征、所述实际焦点特征进行信赖域迭代，得到优化参量；根据所述优化参量对所述初始环结构进行优化，得到所述目标环带结构。
[0009]在一些实施例中，所述掩模图案包括多个周期排布的矩形通孔；其中，同行相邻的两个所述矩形通孔等间隔设置，且相邻的两列所述矩形通孔错位设置。
[0010]在一些实施例中，所述根据所述掩模图案制作所述掩模，还包括：在石英基板表面设置钛层；在所述钛层远离所述石英基板一侧的表面设置铝层；在所述铝层远离所述钛层一侧设置二氧化硅层；在所述二氧化硅层远离所述铝层一侧设置光刻胶层；通过电子束光刻对所述光刻胶层进行图案化摹写，对所述铝层、所述二氧化硅层进行离子刻蚀；在进行离子蚀刻后，去除剩余的所述光刻胶层，得到所述掩模。
[0011]在一些实施例中，所述通过掩模将初始光转换为偏振光，并利用所述偏振光对所述取向层图案化，包括：利用紫外点光源提供所述初始光，并通过所述掩模对所述初始光进行转换得到所述偏振光；其中，所述偏振光带有偏振图案，所述偏振图案与所述目标环带结构相对应；通过所述偏振光对所述液晶盒曝光，以对所述取向层图案化；其中，图案化后的所述取向层的图案用于取向液晶指向矢。其中，所述偏振图案具有极高的分辨率，能满足精细的环带结构要求。
[0012]在一些实施例中，所述液晶层包括至少两个环带区域；其中，一个所述环带区域的液晶分子取向为径向排布，另一个所述环带区域的液晶分子取向为角向排布；相邻两个液晶分子为径向排布的所述环带区域以一个液晶分子为角向排布的所述环带区域作为间隔。
[0013]在一些实施例中，所述对玻璃基板的表面进行设置取向层，并得到第一组件、第二组件，还包括：在所述玻璃基板的表面涂覆液晶取向材料，并对涂覆后的所述玻璃基板进行加热处理，得到所述第一组件、所述第二组件。
[0014]在一些实施例中，所述径向排布的所述环带区域调制相位为0，所述角向排布的所述环带区域调制相位为π。
[0015]本申请实施例第二方面提供一种液晶透镜，通过实施上述任一实施例中的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法制备得到。
[0016]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。
附图说明
[0017]下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：
[0018]图1为本申请一实施例一种亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法的流程图；
[0019]图2为本申请又一实施例的亚波长聚焦液晶透镜的俯视图；
[0020]图3为本申请一实施例的亚波长聚焦液晶透镜的剖视图；
[0021]图4为本申请再一实施例的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法的的流程图；
[0022]图5为本申请再一实施例的超震荡环带结构的示意图；
[0023]图6A、图6B为本申请再一实施例的亚波长聚焦液晶透镜的性能仿真图；
[0024]图7为本申请再一实施例的掩模的制备流程图；
[0025]图8为本申请再一实施例的掩模的立体图。
[0026]附图标记：
[0027]100、玻璃基板；200、取向层；300、液晶层；400、间隔子；500、掩模；510、石英基板；520、铝层；530、二氧化硅层530；540、光刻胶层540。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0029]在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0030]在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0031]本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，其特征在于，包括：在玻璃基板的表面设置取向层，并得到第一组件、第二组件；将所述第一组件、所述第二组件设有所述取向层的一面相对设置，通过间隔子固定两者相对位置并得到液晶盒；其中，所述第一组件、所述第二组件之间设有间隙层；通过掩模将初始光转换为偏振光，并利用所述偏振光对所述取向层图案化；对所述间隙层进行液晶填充，以形成液晶层；对所述液晶层进行紫外固化，以使得所述液晶层固化，并形成液晶透镜膜。2.根据权利要求1所述的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，其特征在于，所述亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，包括：根据透镜参数、初始环带结构得到目标环带结构；根据所述目标环带结构设计掩模图案；根据所述掩模图案制作所述掩模；使用所述掩模制备液晶透镜。3.根据权利要求2所述的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，其特征在于，所述根据透镜参数、初始环带结构得到目标环带结构，包括：根据所述透镜参数得到目标焦点特征；根据瑞利索末菲衍射理论计算得到所述初始环带的实际焦点特征；根据所述目标焦点特征、所述实际焦点特征进行信赖域迭代，得到优化参量；根据所述优化参量对所述初始环结构进行优化，得到所述目标环带结构。4.根据权利要求3所述的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，其特征在于，所述掩模图案包括多个周期排布的矩形通孔；其中，同行相邻的两个所述矩形通孔等间隔设置，且相邻的两列所述矩形通孔错位设置。5.根据权利要求2所述的亚波长聚焦液晶透镜的高分辨制备方法，其特征在于，所述根据所述掩模图案制作所述掩模，还包括：在石英基板表面设置钛层；在所述钛层远离所述石英基板一侧的表面设置铝层；在所述铝层远离所述钛层一侧设...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶华朋，陈科旭，张永瑛，袁冬，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：