用于偏振基向量转换的延迟器堆栈对制造技术

本申请涉及用于偏振基向量转换的延迟器堆栈对。一种用于操纵光的偏振的装置，包括：将输入光的偏振从第一偏振基向量(PBV1)转换为第二偏振基向量(PBV2)的第一延迟器堆栈(堆栈1)，将光的偏振从PBV2返回到PBV1的第二延迟器堆栈(堆栈2)，和在堆栈1和堆栈2之间的一个或多个光学功能层。堆栈1具有多个层，其中，选择堆栈1中的层的数目、延迟值和层的方向以产生在规定的波长范围上实质上光谱均匀的PBV2。PBV1是组合的堆栈1和堆栈2的非平凡的本征偏振。堆栈2具有多个层，且堆栈2与堆栈1串联布置。替代地，代替两个不同堆栈，反射器可以用于产生通过堆栈1的返回传播。产生通过堆栈1的返回传播。产生通过堆栈1的返回传播。

【技术实现步骤摘要】
用于偏振基向量转换的延迟器堆栈对
[0001]本申请是申请日为2019年2月28日，申请号为201980027293.3，专利技术名称为“用于偏振基向量转换的延迟器堆栈对”的申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2018年3月2日提交的美国临时申请No.62/634,832的优先权权益，将其内容通过引用完全包括于此。

技术介绍

[0004]具有设计的脉冲响应的延迟器堆栈对于波长选择性偏振转换很有用。光学系统中延迟器堆栈的使用的一个实际问题是可容易得到的单轴延迟器材料的厚度
‑
方向延迟(R
th
)。R
th
可以具有限制由于脉冲
‑
响应偏离法向的恶化而导致的延迟器堆栈的接受角的效果。特定的偏振
‑
频谱需求驱动脉冲的数目以及因此可以确定合成R
th
的延迟器层的数目。这强调了脉冲串中的样本数目与当使用这种材料时的延迟器堆栈的有用的接受角之间可能存在折衷。
[0005]也在现有技术中描述了与延迟器堆栈对相关联的更多设计约束的脉冲
‑
响应，其中延迟器厚度和角度中的关系可以在堆栈的每一个相应层之间存在，以实现期望的脉冲
‑
响应或者偏振频谱。约束可以采取附加要求的形式，即在堆栈之间和在该对的输出两者处生成特定偏振状态(SOP)。该示例是频谱开关(堆栈对之间的液晶装置)，其中在堆栈之间的位置处的SOP确定LC装置可以在其上切换SOP的波长范围(例如参见美国专利No.6,882,384，通过引用包括于此)。
[0006]延迟器堆栈对也可用于从第一偏振基向量(PBV1)(例如，线性的)到第二偏振基向量(PBV2)(例如，圆形的)的转换。这可以用于解决系统中使用的不同类型的偏振光学组件(例如，线性偏振器和胆甾型液晶)之间的兼容性问题。第二堆栈然后可以恢复PBV1。通常需要这种基向量转换是波长和入射角度不敏感的。
[0007]延迟器堆栈对角度关系的示例例如在Robinson,Chen和Sharp的Polarization Engineering for LCD Projection的第6章(143
‑
151页)中描述，将其通过引用包括于此。其中，这包括(1)逆序(RO)，(2)具有反射的逆序，(3)逆序反射/旋转和(4)逆序旋转(也称为交叉的逆序(ROC))。堆栈之间的某些对称可以用于约束确定PBV2的脉冲
‑
响应。
[0008]在这种背景下，已经开发了在这里描述的技术。

技术实现思路

[0009]在这里公开了用于操纵光的偏振的装置，包括：将输入光的偏振从第一偏振基向量(PBV1)转换为第二偏振基向量(PBV2)的第一延迟器堆栈(堆栈1)，堆栈1具有多个层，其中，选择堆栈1中的层的数目、延迟值和层的方向以产生在规定的波长范围上实质上光谱均匀的PBV2。它还包括将光的偏振从PBV2返回到PBV1的第二延迟器堆栈(堆栈2)，其中，PBV1是组合的堆栈1和堆栈2的非平凡本征偏振，堆栈2具有多个层，其中，堆栈2与堆栈1串联地布置。它另外包括堆栈1和堆栈2之间的一个或多个光学功能层。
[0010]堆栈1和堆栈2中的每一个可以具有基础延迟器层，且堆栈1和堆栈2的基础延迟器层每个具有R
th
≥R
e
/2。堆栈2的层可以具有相对于堆栈1的层的逆序(RO)布置。堆栈1和堆栈2中的每一个可以具有基础延迟器层，且堆栈1和堆栈2的基础延迟器层每个具有接近零的双折射色散。堆栈1和堆栈2中的每一个可以具有基础延迟器层，且堆栈1和堆栈2的基础延迟器层具有互逆的双折射色散。堆栈1和堆栈2中的每一个可以具有基础延迟器层，且堆栈1和堆栈2的基础延迟器层可以是环状烯烃聚合物、环状烯烃共聚合物或者聚碳酸酯之一。
[0011]堆栈1和堆栈2的层可以彼此溶剂粘合。PBV1可以是线性偏振，且PBV2可以是PBV1的
±
45
°
旋转的版本。堆栈1可以包括两个或更多半波延迟器。正c
‑
板(c
‑
plate)和交叉的负a
‑
板(a
‑
plate)之一或者两者可以插入在堆栈1和堆栈2之间以减小合成R
th
。
[0012]PBV1可以是线性偏振且PBV2可以是圆形偏振。该装置可以进一步包括在堆栈1之前的第一线性偏振器和在堆栈2之后的第二线性偏振器，其中第一和第二线性偏振器具有平行的吸收轴。第一线性偏振器层可以由具有R
th
<5nm的保护性衬底覆盖。PBV2的椭圆率场比在频谱的红、绿和蓝色部分可以至少是0.95。PBV2的椭圆率场比在频谱的红、绿和蓝色部分可以至少是0.98。堆栈2的层可以具有相对于堆栈1的层的关于零的逆序反射(RORAZ)布置。堆栈1可以包括之后是四分之一波延迟器的一个或多个半波延迟器。堆栈1可以包括具有以角(α1,α2…
α
M
)定向的慢轴的M个半波延迟器，以使得(α2>2α1,α3>2α2…
),产生具有方向β＝2(α
M
‑
α
M
‑1+α
M
‑2‑…
)的准线性旋转的SOP，之后是具有实质上沿着α0＝(β+π/4)的慢轴方向的四分之一波延迟器。该装置可以进一步包括插入在堆栈1和堆栈2之间的正c
‑
板和交叉的负a
‑
板之一或者两者以减小合成R
th
。
[0013]还公开了用于操纵光的偏振的装置，包括将前向传播光的偏振在规定的波长范围上从线性偏振(PBV1)转换为圆形偏振(PBV2)的延迟器堆栈，其中，延迟器堆栈具有每个具有R
th
≥R
e
/2的基础延迟器层，其中，延迟器堆栈包括具有以角(α1,α2…
α
M
)定向的慢轴的M个半波延迟器，以使得(α2>2α1,α3>2α2…
),产生具有以角β＝2(α
M
‑
α
M
‑1+α
M
‑2‑…
)的准线性旋转的SOP，之后是具有实质上沿着α0＝(β+π/4)定向的慢轴的四分之一波延迟器，且其中，选择M和特定角度以产生具有在规定的波长范围上近似一致的椭圆率的PBV2；和反射器，产生偏振保留的反射，将前向传播光的至少一部分以相反手性返回到延迟器堆栈，其中，返回光经历延迟器堆栈的有效的逆序(RO)传递，以使得出射偏振实质上与PBV1正交。
[0014]该装置可以进一步包括在堆栈1之前的线性偏振器。该线性偏振器层可以以具有R
th
<5nm的保护性衬底覆盖。该装置可以进一步包括插入在堆栈1和反射器之间的正c
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操纵光的偏振的装置，包括：延迟器堆栈，其在规定的波长范围上将前向传播光的偏振从线性偏振PBV1转换为圆形偏振PBV2，其中，所述延迟器堆栈具有每个具有R
th
≥R
e
/2的基础延迟器层，其中，所述延迟器堆栈包括具有以角α1,α2…
α
M
定向的慢轴的M个半波延迟器，以使得α2>2α1,α3>2α2…
，产生在角度β＝2(α
M
‑
α
M
‑1+α
M
‑2‑…
)的准线性旋转的SOP，之后是具有实质上沿着α0＝(β+π/4)定向的慢轴的四分之一波延迟器，且其中，选择M和特定角度以产生具有在规定的波长范围上接近一致的椭圆率的PBV2；反射器，其产生偏振
‑
保留反射，将前向传播光的至少一部分以相反手性返回到所述延迟器堆栈，其中，返回光经历所述延迟器堆栈的有效的逆序(RO)传播，以使得出射偏振实质上与PBV1正交。2.根据权利要求1所述的装置，还包括在所述延迟器堆栈之前的线性偏振器。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述线性偏振器层以具有R
th

【专利技术属性】
技术研发人员：GD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：