【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电器件领域，尤其涉及一种可实现矢量光场调控的液晶光学相控阵器件。
技术介绍
1、在自由空间激光光通信、激光传感和激光雷达等应用中，激光束的高精度捕获、跟踪和瞄准(atp)技术是一项非常重要的关键技术和难点。传统atp方案通常采用万向节等机械方式，由于其受体积大、重量重、功耗高和机械磨损等因素的影响，非机械式的atp技术逐渐受到关注。目前常用的非机械光束对扫描的调节、控制方式主要有微透镜阵列技术、mems(微电子机械系统)技术、电浸润微棱镜技术以及液晶光学相控阵技术。其中，液晶光学相控阵技术是目前最接近实用的一种技术方案。
2、液晶光学相控阵(lcopa)是一种可编程相位调控器件，它采用具有驱动电压低、相位调制深度大等性能的向列相液晶作为相位调制的电光材料，使器件具有体积小、重量轻、功耗低、易于与微电子控制电路结合等独特优点。
3、液晶光学相控阵器件的核心单元是液晶盒，在制作过程中液晶盒中的取向层一般都是均匀取向的，且取向方向与相控阵长条形电极的长度方向相垂直。其效果是使液晶分子指向矢在电场作用下能够保持在入射光的偏振平面内进行转动，因此能够实现对入射光场的纯相位调控。
4、传统的液晶光学相控阵器件不足之处在于两个方面：一是在使用方面限定了入射光的偏振特性，只能是均匀的线偏振光，且线偏振光的偏振面必须与液晶分子指向矢的取向方向及分子转动方向保持在一个平面之内，而不能使用其他偏振方向或者其他偏振态的入射光；二是在功能方面只能实现对特定方向的平面内线偏振产生纯相位调控，而不能实现对其
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种可实现矢量光场调控的液晶光学相控阵器件。
2、技术方案：本专利技术包括四个单元器件，从上向下依次为第一单元液晶光学相控阵器件、第一单元铁电液晶偏振控制阵列器件、第二单元液晶光学相控阵器件以及第二单元铁电液晶偏振控制阵列器件，依次层叠而成，每个单元器件包括七层三明治结构，从上向下依次为上玻璃基板层、上公共电极层、上取向层、液晶层、下取向层、下阵列电极层以及下玻璃基板层。
3、进一步地，所述四个单元器件每两层之间通过光学胶水粘结在一起。
4、进一步地，所述下阵列电极层为长条形阵列结构，每个长条形电极的宽度和间距都相等，单元器件上、下层叠放置，保持长条形阵列电极沿x轴对齐。
5、进一步地，所述下阵列电极层的阵列电极通过刻蚀成线条的透明导电薄膜分别连接到四个芯片的阵列输出引脚上，液晶阵列的可编程驱动电压通过芯片的阵列输出。
6、进一步地，所述第一单元液晶光学相控阵器件的液晶层为向列型液晶材料，且垂直于长条形电极的长度方向，取向方向以阵列电极中长条形单元电极的范围为边界，沿着x轴交替变化。
7、进一步地，所述第二单元液晶光学相控阵器件的液晶层为向列型液晶材料，且垂直于长条形电极的长度方向，取向方向以阵列电极中长条形单元电极的范围为边界，沿着x轴交替变化。
8、进一步地，所述第一单元铁电液晶偏振控制器件的液晶层为铁电型液晶材料，取向设置为θ＝22.5°。
9、进一步地，所述第二单元铁电液晶偏振控制器件的液晶层为铁电型液晶材料，取向设置为θ＝22.5°。
10、进一步地，所述第一单元液晶光学相控阵器件和第二单元液晶光学相控阵器件的液晶层厚度d相等，且满足δn·d≥λ，其中，λ为工作波长，δn为液晶材料双折射率。
11、进一步地，所述第一单元铁电液晶偏振控制器件和第二单元铁电液晶偏振控制器件的液晶层厚度d相等，且满足δn·d＝λ/2，其中，λ为工作波长，δn为液晶材料双折射率。
12、有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下显著优点：解除了器件对入射光偏振态的限制性要求，入射光可以是平行于x轴的线偏振光，或者是平行于y轴的线偏振光，也可以是偏振方向介于x轴与y轴之间的线偏振光，甚至可以是更为普遍的椭圆偏振光，都可以通过矢量分解，实现x轴和y轴方向的独立相位调控；先在x轴和y轴独立相位调控，再在空间上矢量合成，实现了矢量光场的阵列相位调控，拓宽了液晶光学相控阵的调控维度。
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1.一种矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：包括四个单元器件，从上向下依次为第一单元液晶光学相控阵器件、第一单元铁电液晶偏振控制阵列器件、第二单元液晶光学相控阵器件以及第二单元铁电液晶偏振控制阵列器件，依次层叠而成，每个单元器件包括七层三明治结构，从上向下依次为上玻璃基板层、上公共电极层、上取向层、液晶层、下取向层、下阵列电极层以及下玻璃基板层。
2.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述四个单元器件每两层之间通过光学胶水粘结在一起。
3.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述下阵列电极层为长条形阵列结构，每个长条形电极的宽度和间距都相等，单元器件上、下层叠放置，保持长条形阵列电极沿X轴对齐。
4.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述下阵列电极层的阵列电极通过刻蚀成线条的透明导电薄膜分别连接到四个芯片的阵列输出引脚上，液晶阵列的可编程驱动电压通过芯片的阵列输出。
5.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述第一单元液晶光学相控
6.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述第二单元液晶光学相控阵器件的液晶层为向列型液晶材料，且垂直于长条形电极的长度方向，取向方向以阵列电极中长条形单元电极的范围为边界，沿着X轴交替变化。
7.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述第一单元铁电液晶偏振控制器件的液晶层为铁电型液晶材料，取向设置为θ＝22.5°。
8.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述第二单元铁电液晶偏振控制器件的液晶层为铁电型液晶材料，取向设置为θ＝22.5°。
9.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述第一单元液晶光学相控阵器件和第二单元液晶光学相控阵器件的液晶层厚度d相等，且满足Δn·d≥λ，其中，λ为工作波长，Δn为液晶材料双折射率。
10.根据权利要求7所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述第一单元铁电液晶偏振控制器件和第二单元铁电液晶偏振控制器件的液晶层厚度d相等，且满足Δn·d＝λ/2，其中，λ为工作波长，Δn为液晶材料双折射率。
...【技术特征摘要】
1.一种矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：包括四个单元器件，从上向下依次为第一单元液晶光学相控阵器件、第一单元铁电液晶偏振控制阵列器件、第二单元液晶光学相控阵器件以及第二单元铁电液晶偏振控制阵列器件，依次层叠而成，每个单元器件包括七层三明治结构，从上向下依次为上玻璃基板层、上公共电极层、上取向层、液晶层、下取向层、下阵列电极层以及下玻璃基板层。
2.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述四个单元器件每两层之间通过光学胶水粘结在一起。
3.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述下阵列电极层为长条形阵列结构，每个长条形电极的宽度和间距都相等，单元器件上、下层叠放置，保持长条形阵列电极沿x轴对齐。
4.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述下阵列电极层的阵列电极通过刻蚀成线条的透明导电薄膜分别连接到四个芯片的阵列输出引脚上，液晶阵列的可编程驱动电压通过芯片的阵列输出。
5.根据权利要求1所述的矢量光场液晶光学相控阵器件，其特征在于：所述第一单元液晶光学相控阵器件的液晶层为向列型液晶材料，且垂直于长条形电极的长度方向，取向方向...
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