一種藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種基于藍(lán)相液晶自適應(yīng)液晶的相 位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶相位調(diào)制器，尤其是純相位調(diào)制的液晶相位調(diào)制器可以只對波前相位進(jìn)行調(diào) 制，不引起對光能的吸收，因此衍射效率極高，對光波波束的方向、空間分布的控制表現(xiàn) 出獨(dú)有的優(yōu)勢，在光互聯(lián)、光通信、光計算、光電對抗等領(lǐng)域具有極大的潛在應(yīng)用價值。
[0003] 目前采用向列相液晶構(gòu)成的相位調(diào)制器，在有上下兩塊玻璃基板構(gòu)成的液晶屏采 用平行取向構(gòu)成平行均勻排列的液晶，產(chǎn)生相位調(diào)制。前基板從玻璃基板起，分別是公關(guān)電 極層、取向?qū)?；后基板從玻璃基板起，分別是相控單元控制電極層、取向?qū)?。由前后基板制?液晶屏，屏的厚度由分散在玻璃基板內(nèi)表面的襯墊決定，液晶屏內(nèi)部灌注向列相液晶。液晶 相位調(diào)制器的工作原理，在液晶相控單元的控制電極施加不同電壓，在前后基板間產(chǎn)生電 場。液晶屏中間的液晶分子軸的排列產(chǎn)生改變，對于上述平行均勻排列的液晶分子，在電場 作用下，由于液晶非尋常光nj|著外加電場而變化，使得相位差△ Φ也隨著外加電場而變 化，這樣在不同的電壓作用下，器件產(chǎn)生對入射光的相位調(diào)制作用。通常是通過選擇合適的 液晶材料參數(shù)、液晶盒厚度，在一定電壓作用下，產(chǎn)生2 π的相位調(diào)制量。隨著三維顯示及 光通信等技術(shù)的發(fā)展，對相位調(diào)制器的分辨率要求進(jìn)一步提高，對相位調(diào)制的響應(yīng)時間進(jìn) 一步加快，目前向列相液晶構(gòu)成的相位調(diào)制器不能滿足要求。
[0004] 藍(lán)相是一種特殊的液晶相態(tài)，具有許多優(yōu)異的物理特性。藍(lán)相液晶的工作機(jī)理不 同于傳統(tǒng)的向列相液晶。宏觀上說，藍(lán)相液晶是基于克爾效應(yīng)（Kerr effect)，不加電場時， 藍(lán)相液晶為各向同性；施加電場后，分子沿長軸方向變化，表現(xiàn)出光學(xué)和電學(xué)的各向異性。 由于其分子的變化是在局部位置發(fā)生，所以具有亞毫秒量級的響應(yīng)時間。藍(lán)相液晶的光學(xué) 各向同性、亞毫秒級響應(yīng)時間、無需取向和大的光學(xué)克爾效應(yīng)等特性使其成為下一代顯示 領(lǐng)域和光電子領(lǐng)域極具有競爭力新型材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0005] 本發(fā)明提出一種藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)。采用硅基反射模式來驅(qū)動藍(lán)相液晶 來控制光的相位分布，并且結(jié)合外光學(xué)系統(tǒng)，使光程為傳統(tǒng)的反射模式的2倍。該結(jié)構(gòu)具有 低電壓，快速響應(yīng)，并且自動補(bǔ)償邊緣電場帶來的相位偏移，可以改善相位調(diào)制特性，提高 分辨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的液晶相位調(diào)制器響應(yīng)速度慢及分辨率低的局限，提出 了一種藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，提高響應(yīng)速度，改善相位調(diào)制特性，提高分辨率。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 一種藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：由藍(lán)相液晶相位調(diào)制器件和外光 學(xué)系統(tǒng)兩個部分組成，所述藍(lán)相液晶相位調(diào)制器件包括自下而上依次設(shè)置的硅基板、像素 電極、藍(lán)相液晶、公共電極和上基板；所述外光學(xué)系統(tǒng)包括，用于接收入射光并產(chǎn)生第一反 射光和與第一反射光反向的第一透射光的第一光器件，用于產(chǎn)生第二透射光和與第二透射 光垂直的第二反射光的第二光器件，以及由所述第一透射光形成所述第二透射光的第三光 器件；所述第一光器件和第二光器件位于所述上基板的上表面，所述第一透射光由第一反 射光經(jīng)所述像素電極反射形成，所述第二反射光由第二透射光依次經(jīng)所述像素電極和第二 光器件反射形成。
[0009] 其特征在于：在所述第一光器件或第二光器件與第三光器件之間還設(shè)置有一二分 之一波片。
[0010] 在所述上基板上表面還設(shè)置有光阻擋墻，該光阻擋墻位于所述第一光器件和第二 光器件之間。
[0011] 所述第一光器件和第二光器件為分光棱鏡或分光片。
[0012] 所述第三器件為兩個相對設(shè)置的直角棱鏡或相對設(shè)置的光學(xué)棱鏡及透鏡組合。
[0013] 本發(fā)明藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)工作原理如下：
[0014] 當(dāng)入射線偏振光垂直入射到第一光器件上，透射部分光穿過第一光器件被光遮擋 墻吸收，第一反射光進(jìn)入到藍(lán)相液晶相位調(diào)制器件左半部分。通過在像素電極和公共電極 間施加電壓，藍(lán)相液晶在克爾效應(yīng)作用下，折射率空間產(chǎn)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對入射光相位的 調(diào)制。經(jīng)過藍(lán)相液晶相位調(diào)制器件的光從像素電極反射，形成第一透射光，回到第一光器 件，第一透射光經(jīng)過二分之一波片，控制二分之一波片與入射光偏振方向夾角為45度，則 經(jīng)過二分之一波片后，第一透射光偏振方向轉(zhuǎn)90度。第一透射光再經(jīng)過第三光器件后形成 第二透射光，經(jīng)過第二光器件后進(jìn)入藍(lán)相液晶相位調(diào)制器件的右半部分，通過在對應(yīng)的像 素電極和公共電極間施加電壓，對入射光相位進(jìn)行調(diào)制。第二透射光經(jīng)過像素電極反射及 第二光器件反射，形成第二反射光輸出。該結(jié)構(gòu)光程為傳統(tǒng)反射模式液晶相位調(diào)制器件的 兩倍，可以大大降低驅(qū)動電壓。并且，由于二分一波片的作用，入射光經(jīng)過藍(lán)相液晶相位調(diào) 制器件左半部分和右半部分，分別累計的相位由尋常光折射率η。和非尋常光折射率共同 帶來。對于尋常光折射率η。產(chǎn)生的相位延遲量在邊緣電場作用下比理論的相位延遲量減 小，而對于非尋常光折射率\產(chǎn)生的相位延遲量在邊緣電場作用下比理論的相位延遲量增 加而采用我們提出的這個調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，光經(jīng)過二分之一波片后，偏振光方向轉(zhuǎn)90度，整 個系統(tǒng)的總相位調(diào)制量是尋常光折射率η。和非尋常光折射率n e的累加，因此，可以自動補(bǔ) 償由像素電極間壓差導(dǎo)致的邊緣場效應(yīng)帶來的相位偏離，從而改善相位調(diào)制精度。
[0015] 當(dāng)入射自然光垂直入射到第一光器件上，透射部分光穿過第一光器件被光遮擋墻 吸收，第一反射光進(jìn)入到藍(lán)相液晶相位調(diào)制器件左半部分。通過在像素電極和公共電極間 施加電壓，藍(lán)相液晶在克爾效應(yīng)作用下，折射率空間產(chǎn)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對入射光相位的調(diào) 制。經(jīng)過藍(lán)相液晶相位調(diào)制器件的光從像素電極反射，形成第一透射光，回到第一光器件。 第一透射光再經(jīng)過第三光器件后形成第二透射光，經(jīng)過第二光器件后進(jìn)入藍(lán)相液晶相位調(diào) 制器件的右半部分，通過在對應(yīng)的像素電極和公共電極間施加電壓，對入射光相位進(jìn)行調(diào) 制。第二透射光經(jīng)過像素電極反射及第二光器件反射，形成第二反射光輸出。該結(jié)構(gòu)光程 為傳統(tǒng)反射模式液晶相位調(diào)制器件的兩倍，可以大大降低驅(qū)動電壓。
[0016] 比較好的是，本發(fā)明的藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，具有較低的驅(qū)動電壓。
[0017] 比較好的是，本發(fā)明的藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，可以自動補(bǔ)償邊緣電場效應(yīng) 帶來的相位偏移，有效改善相位調(diào)制精度，提高分辨率。
[0018] 比較好的是，本發(fā)明的藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，無需取向?qū)樱梢源蟠蠼档凸?藝制備難度。
[0019] 比較好的是，本發(fā)明的藍(lán)相液晶相位調(diào)制光學(xué)系統(tǒng)，具有快速的響應(yīng)時