柔性光学器件及其制备方法、调制方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种柔性光学器件及其制备方法、调制方法与应用，柔性光学器件，包括多层结构层，每个所述结构层包括多个按取向排布的光学单元，其特征在于，所述结构层中具有两个所述结构层的光学单元的相态不同，本申请通过控制多层组装结构取向方向的夹角以及不同相态的组装结构叠加，可实现对薄膜CD光谱峰强度、位置以及信号正负的精细调节；本申请还可通过控制外部刺激如加热、酸碱等，可实现对复合膜CD光谱峰强度、位置以及信号正负的精细调节。节。节。

【技术实现步骤摘要】
柔性光学器件及其制备方法、调制方法与应用


[0001]本申请具体涉及一种柔性光学器件及其制备方法、调制方法与应用。

技术介绍

[0002]具有高光学活性和机械可变形性(如弯曲，拉伸)的大尺度柔性薄膜在3D光学显示，生物传感，基于偏振的信息加密上具有广泛的应用价值。传统的手性光学器件都是由非线性光学晶体和无机材料构成，一般都很坚硬易碎。最近，在纳米构建上的进展，使得在各种具有巨大光学活性的手性无机纳米结构和超材料构筑的兴起。然而构建过程一般很繁琐，耗费时间并且成本较高。此外，超材料一般都是构建在坚固的平面基底上，使得其不适合在需要机械可变形和曲面基底上的应用。与无机材料不一样的是，有机和聚合物材料一般都是柔性、易加工和化学可调的。然而，绝大多数手性有机和聚合物材料在可见光区域表现出较弱的光学响应(g
abs
＜0.1)，主要归因于分子和可见光之间的尺度不匹配。因此，非常需要以可行且经济的方式开发具有高光学活性、机械变形能力和可定制的手性光学特性的柔性聚合物薄膜。以扭曲的方式叠加两层或多层材料最近已经发展成为制造手性纳米结构和超材料的流行策略。一般来说，扭曲堆叠会产生宏观手性，可以将其传递到纳米级甚至分子级，从而产生许多有趣和新颖的现象。例如，通过扭曲堆叠金属纳米线制备手性光子晶体等。此外，刺激响应性变色材料由于其能在外部刺激条件下灵活动态调节光谱和颜色使其在显示器件上有着广泛的应用前景而备受喜爱和关注。而制备刺激响应变色的高光学活性材料仍是一个巨大的挑战。

技术实现思路

[0003]本申请的主要目的在于提供一种柔性光学器件、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。
[0004]为实现前述专利技术目的，本申请采用的技术方案包括：
[0005]本申请提供了一种柔性光学器件，包括多层结构层，每个所述结构层包括多个按取向排布的光学单元，其特征在于，所述结构层中具有两个所述结构层的光学单元的相态不同。
[0006]另一种优化方案，所述光学单元包括偶氮染料或曙红y或阳离子桃红。
[0007]另一种优化方案，所述偶氮染料包括刚果红，甲基橙，直接蓝或直接绿。
[0008]另一种优化方案，所述光学单元呈纳米纤维状或纳米棒状或纳米线状。
[0009]另一种优化方案，不同的所述结构层的所述光学单元所成夹角不小于0
°
且不大于360
°
。
[0010]另一种优化方案，不同的所述结构层的所述光学单元所成夹角大于0
°
且小于180
°
。
[0011]另一种优化方案，所述结构层呈薄膜状。
[0012]另一种优化方案，所述柔性光学器件至少具有如下的任一种特性：
[0013]对不同波长的圆偏振光选择性透过；
[0014]对左右旋圆偏振光选择性反射；
[0015]对不同波长的光的偏振和相位进行调制，从而形成不同旋向的椭圆偏振光。
[0016]本申请提供了一种柔性光学器件的制备方法，使多层结构层的光学单元分别取向排布，并使至少两个所述结构层的光学单元的相态不同，该两个所述结构层分别为第一结构层和第二结构层。
[0017]另一种优化方案，采用倾斜滴涂取向法使多个光学单元取向排布。
[0018]另一种优化方案，将二乙炔单体溶液施加在倾斜的基底表面，干燥形成固态薄膜，再以选定波长的光进行辐照聚合，形成第一结构层；将二乙炔单体溶液施加在倾斜的基底表面，干燥形成固态薄膜，再以选定波长的光进行辐照聚合后，再进行热处理形成第二结构层。
[0019]另一种优化方案，所述二乙炔单体包括10，12二十五碳双炔酸。
[0020]另一种优化方案，通过波长在300nm以下的光进行辐照聚合，形成结构层。
[0021]另一种优化方案，所述第一结构层为蓝相的取向结构。
[0022]另一种优化方案，所述第二结构层为红相的取向结构。
[0023]本申请提供了一种柔性光学器件的制备方法，其包括：采用拉伸取向法使多个光学单元取向排布。
[0024]另一种优化方案，其具体包括：使光学各向异性分子或光学各向同性分子附着在可拉伸的基底上，再拉伸所述基底，使所述光学各向异性分子或光学各向同性分子取向排布；
[0025]或者，将可拉伸的基底拉伸后，再使光学各向异性分子或光学各向同性分子附着在所述基底上，从而所述光学各向异性分子或光学各向同性分子取向排布。
[0026]另一种优化方案，其具体包括：使所述基底与光学各向异性分子或光学各向同性分子的溶液接触，使光学各向异性分子或光学各向同性分子附着在可拉伸的基底上。
[0027]另一种优化方案，其具体包括：将所述基底于光学各向异性分子或光学各向同性分子的溶液中浸泡，使光学各向异性分子或光学各向同性分子附着在所述基底上，之后将所述基底从所述溶液中取出并干燥。
[0028]另一种优化方案，所述基底包括聚合物薄膜。
[0029]另一种优化方案，所述聚合物薄膜的材质包括PVA。
[0030]另一种优化方案，所述光学各向异性分子或光学各向同性分子包括染料分子。
[0031]另一种优化方案，所述染料分子包括偶氮染料。
[0032]另一种优化方案，所述偶氮染料包括刚果红，甲基橙，直接蓝或直接绿。
[0033]另一种优化方案，所述染料分子包括曙红y或阳离子桃红。
[0034]本申请提供了一种柔性光学器件的调制方法，所述柔性光学器件包括：多层结构层，每个所述结构层包括多个按取向排布的光学单元；
[0035]所述调制方法包括：
[0036]调整多层所述结构层中一个或多个结构层的厚度；
[0037]或者，调整所述结构层中光学单元的数量和/或分布密度；
[0038]或者，调整所述结构层与所述结构层的取向方向所成夹角形成设定的夹角。
[0039]本申请提供了一种上述柔性光学器件在防伪、激光显示或圆偏振调制器件领域的应用。
[0040]本申请与现有技术相比具有以下优点：本申请通过控制多层组装结构取向方向的夹角以及不同相态的组装结构叠加，可实现对薄膜CD光谱峰强度、位置以及信号正负的精细调节；本申请还可通过控制外部刺激如加热、酸碱等，可实现对复合膜CD光谱峰强度、位置以及信号正负的精细调节。
附图说明
[0041]图1为本申请一典型实施方式中一种柔性光学器件的制备工艺原理图；
[0042]图2是实施例1中制得的高度各项异性单层PDA薄膜的原子力显微镜照片；
[0043]图3是实施例1中一种多层组装的聚二乙炔薄膜的圆二色谱仪(CD)表征图谱；
[0044]图4是实施例1中一种多层组装的聚二乙炔薄膜的CD表征信号随膜叠加角度的变化曲线图；
[0045]图5是实施例2中一种多层组装的聚二乙炔薄膜的圆偏振发光的不对称因子测试图；
[0046]图6是实施例2中一种多层组装的聚二乙炔薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性光学器件，包括多层结构层，每个所述结构层包括多个按取向排布的光学单元，其特征在于，所述结构层中具有两个所述结构层的光学单元的相态不同。2.根据权利要求1所述的柔性光学器件，其特征在于，所述光学单元包括偶氮染料或曙红y或阳离子桃红。3.根据权利要求2所述的柔性光学器件，其特征在于，所述偶氮染料包括刚果红，甲基橙，直接蓝或直接绿。4.根据权利要求1所述的柔性光学器件，其特征在于，所述光学单元呈纳米纤维状或纳米棒状或纳米线状。5.根据权利要求1所述的柔性光学器件，其特征在于，不同的所述结构层的所述光学单元所成夹角不小于0
°
且不大于360
°
。6.根据权利要求5所述的柔性光学器件，其特征在于，不同的所述结构层的所述光学单元所成夹角大于0
°
且小于180
°
。7.根据权利要求1所述的柔性光学器件，其特征在于，所述结构层呈薄膜状。8.根据权利要求1所述的柔性光学器件，其特征在于，所述柔性光学器件至少具有如下的任一种特性：对不同波长的圆偏振光选择性透过；对左右旋圆偏振光选择性反射；对不同波长的光的偏振和相位进行调制，从而形成不同旋向的椭圆偏振光。9.一种柔性光学器件的制备方法，其特征在于，包括：使多层结构层的光学单元分别取向排布，并使至少两个所述结构层的光学单元的相态不同，该两个所述结构层分别为第一结构层和第二结构层。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括：采用倾斜滴涂取向法使多个光学单元取向排布。11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，包括：将二乙炔单体溶液施加在倾斜的基底表面，干燥形成固态薄膜，再以选定波长的光进行辐照聚合，形成第一结构层；将二乙炔单体溶液施加在倾斜的基底表面，干燥形成固态薄膜，再以选定波长的光进行辐照聚合后，再进行热处理形成第二结构层。12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述二乙炔单体包括10，12二十五碳双炔酸。13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，通过波长在300nm以下的光进行辐照聚合，形成结构层。14.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述第一结...

【专利技术属性】
技术研发人员：苌凤义，
申请(专利权)人：中科苏州微电子产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：