一种基于微纳结构的偏光转换元器件制造技术

本发明专利技术提供一种基于微纳结构的偏光转换元器件，包括：玻璃基底；第一微纳结构，设于玻璃基底的入射表面；第二微纳结构，设于玻璃基底的出射表面，且两者在上下方向上错位分布；混合入射光以设定入射方向入射至第一微纳结构，混合入射光经过第一微纳结构已被分为第一偏振光和第二偏振光；第一微纳结构以设定折射角度对第一偏振光发生折射以及对第二偏振光发生透射，第一偏振光在经过第一微纳结构后被折射至第二微纳结构，第二微纳结构以设定折射角度对第一偏振光发生折射并将第一偏振光转化为第二偏振光。本发明专利技术的偏光转换元器件，结构简单且装配方便，节省加工工时，为规模化量产提供可能性，耐高温及耐光老化性能提升、偏光转换性能提升。光转换性能提升。光转换性能提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳结构的偏光转换元器件


[0001]本专利技术涉及光学元器件
，尤其涉及一种基于微纳结构的偏光转换元器件。

技术介绍

[0002]相关技术中的偏光转换元器件通常为图1所示的结构，其中，偏光转换元器件由许多拼接条10拼接而成，且每个拼接条10上都要镀透P反S膜20，镀膜完成后还需要切割贴合，之后再在背面对应出条柱上间隔贴1/2相位延时片30，最终得到现有的偏光转换元器件，其偏光转换原理如下：当P偏振和S偏振混合的光入射后，S光经透P反S膜20两次反射后直接出射，P偏振光透过透P反S膜20后再经1/2相位延时片30偏转后变成S偏振光，从而把混合偏振光转换成单一方向的偏振光。
[0003]然而，上述相关技术中的偏光转换元器件具有以下缺陷：（1）加工复杂，成本高昂，对制造装配过程中的对准精度要求非常高。（2）由于透P反S膜20入射角度为45度，且镀膜时要考虑可见光红绿蓝三色光源的透过反射效率，因此透P反S膜20光学效率较低，且PCS条之间的贴合及1/2相位延时片30的贴合都对光效有较大影响。（3）由于PBS条贴合材料、1/2相位延时片30的贴合材料及1/2相位延时片30本身为有机膜材，导致了装置的耐久性存在时限问题，也即装置的耐高温及耐老化性能较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于微纳结构的偏光转换元器件，用以解决现有技术中结构复杂的缺陷，实现如下技术效果：结构简单且装配方便，节省了大量加工工时，为规模化量产提供了更多的可能性；此外，本装置的耐高温及耐光老化性能得到显著提升，以及其偏光转换性能得到显著提升。
[0005]根据本专利技术第一方面实施例的基于微纳结构的偏光转换元器件，包括：玻璃基底，具有相对设置的入射表面和出射表面；第一微纳结构，设置在所述玻璃基底的入射表面上；第二微纳结构，设置于所述玻璃基底的出射表面上，且所述第一微纳结构与所述第二微纳结构在上下方向上错位分布；其中，混合入射光以设定入射方向入射至所述第一微纳结构，所述混合入射光经过所述第一微纳结构以被分为第一偏振光和第二偏振光；所述第一微纳结构用于按照设定折射角度对所述第一偏振光发生折射以及对所述第二偏振光发生透射，所述第一偏振光在经过所述第一微纳结构后被折射至所述第二微纳结构，所述第二微纳结构用于按照所述设定折射角度对所述第一偏振光发生折射并将所述第一偏振光转化为第二偏振光。
[0006]根据本专利技术的一个实施例，所述设定折射角度为45
°
。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，所述第一微纳结构的数量为至少两个，所有所述第一
微纳结构在所述入射表面上沿上下方向间隔分布；对应地，所述第二微纳结构的数量与所述第二微纳结构的数量相等或者相差一个，且所有所述第二微纳结构在所述出射表面上沿上下方向间隔分布。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，相邻的两个所述第一微纳结构之间形成第一间隙，所述第二微纳结构沿所述设定入射方向与所述第一间隙相对设置；相邻的两个所述第二微纳结构之间形成第二间隙，所述第一微纳结构沿所述设定入射方向与所述第二间隙相对设置。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，在所述第一间隙和所述第二间隙的数量均为至少两个的情况下，所有所述第一间隙沿上下方向上的尺寸均相同，且所有所述第二间隙沿上下方向上的尺寸均相同。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述第一微纳结构的尺寸与相对其的所述第二间隙的尺寸相同，且所述第二微纳结构的尺寸与相对其的所述第一间隙的尺寸相同。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述第一间隙的尺寸与所述第二间隙的尺寸相同，且所述第一微纳结构的尺寸与所述第二微纳结构的尺寸相同。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述第一微纳结构和所述第二微纳结构均为矩形结构，且所述第一微纳结构和所述第二微纳结构由二氧化硅和二氧化钛等无机材料制造而成。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述第一微纳结构和所述第二微纳结构通过光刻、电子束光刻或者飞秒激光直写光刻的加工方式一体成型于所述玻璃基底。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述第一微纳结构和所述第二微纳结构均为独立于所述玻璃基底的膜材结构，且所述第一微纳结构和所述第二微纳结构通过纳米压印的方式安装于所述玻璃基底。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，偏光转换元器件还包括：复眼，设置于所述玻璃基底的前侧且与所述玻璃基底前后间隔排列。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述玻璃基底上的所述第一微纳结构的宏观尺寸、所述第二微纳结构的宏观尺寸与所述复眼的子眼的尺寸相匹配，且所述第一微纳结构的窄条宽度以及所述第二微纳结构的窄条宽度均等于所述复眼的子眼的长边的尺寸的一半。
[0017]本专利技术提出的偏光转换元器件，可以克服相关技术中的技术缺陷并具有以下技术效果：（1）本装置仅需要在整块玻璃基底上加工微纳结构，然后按实际需求进行裁切，无需执行PBS条贴合、1/2相位延时片对准贴合等贴合操作，节省了大量加工工时，为规模化量产提供了更多的可能性。（2）微纳结构所采用的超构材料主要为二氧化硅和二氧化钛等，其均为无机材质，因此本装置的耐高温及耐光老化性能得到显著提升。（3）由于玻璃基底为整体，且不需要各种胶贴合，不需要镀膜，而是通过亚波长的微纳结构直接做在玻璃基底上，因此光效可以显著提升，从而提高了本装置的偏光转换性能。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。
[0019]图1是相关技术中的偏光转换元器件的结构示意图；图2是本专利技术实施例1提供的偏光转换元器件的结构示意图；图3是本专利技术实施例2提供的偏光转换元器件的结构示意图。
[0020]附图标记：10、拼接条；20、透P反S膜；30、1/2相位延时片；1、玻璃基底；11、入射表面；12、出射表面；2、第一微纳结构；21、第一间隙；3、第二微纳结构；31、第二间隙；4、复眼。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利技术实施例和简化描述，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，因此不能理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微纳结构的偏光转换元器件，其特征在于，包括：玻璃基底，具有相对设置的入射表面和出射表面；第一微纳结构，设置在所述玻璃基底的入射表面上；第二微纳结构，设置于所述玻璃基底的出射表面上，且所述第一微纳结构与所述第二微纳结构在上下方向上错位分布；其中，混合入射光以设定入射方向入射至所述第一微纳结构，所述混合入射光经过所述第一微纳结构以被分为第一偏振光和第二偏振光；所述第一微纳结构用于按照设定折射角度对所述第一偏振光发生折射以及对所述第二偏振光发生透射，所述第一偏振光在经过所述第一微纳结构后被折射至所述第二微纳结构，所述第二微纳结构用于按照所述设定折射角度对所述第一偏振光发生折射并将所述第一偏振光转化为第二偏振光。2.根据权利要求1所述的基于微纳结构的偏光转换元器件，其特征在于，所述设定折射角度为45
°
。3.根据权利要求1所述的基于微纳结构的偏光转换元器件，其特征在于，所述第一微纳结构的数量为至少两个，所有所述第一微纳结构在所述入射表面上沿上下方向间隔分布；对应地，所述第二微纳结构的数量与所述第二微纳结构的数量相等或者相差一个，且所有所述第二微纳结构在所述出射表面上沿上下方向间隔分布。4.根据权利要求3所述的基于微纳结构的偏光转换元器件，其特征在于，相邻的两个所述第一微纳结构之间形成第一间隙，所述第二微纳结构沿所述设定入射方向与所述第一间隙相对设置；相邻的两个所述第二微纳结构之间形成第二间隙，所述第一微纳结构沿所述设定入射方向与所述第二间隙相对设置。5.根据权利要求4所述的基于微纳结构的偏光转换元器件，其特征在于，在所述第一间隙和所述第二间隙的数量均为至少两个的情况下，所有所述第一间隙沿上下...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯翀，牛建帅，陈铁昊，郭嘉伟，张梦遥，
申请(专利权)人：北京深光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：