。
[0097]实施例七
[0098]在上述各实施例的基础上，所述光控取向膜的材料为偶氮染料，所述光控取向膜的控制图形可擦写，因此可实现不同液晶叉形偏振光栅的实时重构。图17为本发明实施例七提供一种液晶叉形偏振光栅的实时重构方法的流程图，如图17所示，所述方法包括如下步骤:
[0099]步骤171、在所述第一电极和所述第二电极之间形成预设电压差，使所述液晶层中的液晶分子垂直于所述第一基板所在平面；
[0100]为避免液晶层中的液晶分子的折射影响，首先通过在第一电极和第二电极之间形成预设电压差，例如20V，使液晶层中的液晶分子垂直于所述第一基板所在平面排布。
[0101]步骤172、采用线偏振光照射所述光控取向膜预设时间，以擦除所述控制图形；
[0102]采用一束线偏振光照射所述光控取向膜预设时间，使光控取向膜上的分子指向矢由原来的周期性渐变分布，变为均一取向，擦除原控制图形。
[0103]步骤173、再次对所述光控取向膜进行多步重叠曝光，以形成中心区域呈叉形且分子指向矢方向呈周期性渐变分布的控制图形。
[0104]再次对所述光控取向膜进行多步曝光，以形成中心区域呈叉形且分子指向矢方向呈周期性渐变分布的控制图形的实现流程与实施例六类似，在此不作赘述。图18为产生拓扑荷数为2的液晶叉形偏振光栅重构为拓扑荷数为10的液晶叉形偏振光栅的显微图，如图18所示，在正交偏光显微镜下拍摄的实际样品显微图显示本发明实施例提供的液晶叉形偏振光栅可以通过对光控取向膜擦写实现重构，其中m为拓扑荷数。
[0105]需要说明的是，所述液晶层的材料为向列相液晶、双频液晶或铁电液晶中的任意一种。
[0106]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种液晶叉形偏振光栅，其特征在于，包括: 相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和第二基板的液晶层； 其中，所述第一基板上设置有间隔粒子，以支撑所述液晶层； 所述第一基板和第二基板近邻所述液晶层的一侧分别设置有第一电极和第二电极； 所述第一电极和第二电极近邻所述液晶层的一侧设置有光控取向膜，所述光控取向膜具有分子指向矢方向呈周期性渐变分布且中心区域呈叉形的控制图形，所述光控取向膜的控制图形控制所述液晶层中的液晶分子指向矢呈周期性渐变分布，以使照射在所述液晶叉形偏振光栅的入射光转换为祸旋光。2.根据权利要求1所述的液晶叉形偏振光栅，其特征在于，所述叉形具有至少一个分支，叉形分支数量与所述涡旋光的拓扑荷数相同。3.根据权利要求2所述的液晶叉形偏振光栅，其特征在于，所述控制图形的中心区域还包括至少一个90°液晶取向位错环，和/或，一条液晶取向径向线位错； 其中，所述叉形位于90°液晶取向位错环内，所述90°液晶取向位错环内的控制图形与所述90°液晶取向位错环外的控制图形相对移动半个周期； 当所述控制图形的中心区域包括一条液晶取向径向线位错时，所述叉形分支数量具有小数部分，所述液晶取向径向线位错位于所述叉形的一侧，且一端与所述叉形相连，所述液晶取向径向线位错两侧的控制图形相对移动小数部分个周期。4.根据权利要求1所述的液晶叉形偏振光栅，其特征在于，所述液晶层的材料为向列相液晶、双频液晶或铁电液晶中的任意一种； 所述光控取向膜的控制图形可擦写，所述光控取向膜的材料为偶氮染料。5.根据权利要求1所述的液晶叉形偏振光栅，其特征在于，入射光在所述液晶叉形偏振光栅中的寻常光和非寻常光的相位差大于或者等于η ; 当入射光为线偏振时，经所述液晶叉形偏振光栅转换的涡旋光具有正负一级衍射光斑； 当入射光为圆偏振时，经所述液晶叉形偏振光栅转换的涡旋光具有正一级或负一级衍射光斑。6.一种液晶叉形偏振光栅的制备方法，其特征在于，包括: 在设置有第一电极的第一基板和设置有第二电极的第二基板的近邻所述液晶层的一侧形成光控取向膜； 在设置有第一电极的第一基板上设置间隔粒子，并与所述设置有第二电极的第二基板封装； 对所述光控取向膜进行多步重叠曝光，以形成中心区域呈叉形且分子指向矢方向呈周期性渐变分布的控制图形； 在所述设置有第一电极的第一基板和所述设置有第二电极的第二基板之间灌注液晶层，所述光控取向膜的控制图形控制所述液晶层中的液晶分子指向矢呈周期性渐变分布，以使照射在所述液晶叉形偏振光栅的入射光转换为涡旋光。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述光控取向膜进行多步重叠曝光，以形成中心区域呈叉形且分子指向矢方向呈周期性渐变分布的控制图形，还包括: 在所述控制图形的中心区域中引入至少一个90°液晶取向位错环，和/或，在所述控制图形的中心区域中引入一条液晶取向径向线位错； 其中，所述叉形位于90°液晶取向位错环内，所述90°液晶取向位错环内的控制图形与所述90°液晶取向位错环外的控制图形相对移动半个周期； 当所述控制图形的中心区域包括一条液晶取向径向线位错时，所述叉形分支数量具有小数部分，所述液晶取向径向线位错位于所述叉形的一侧，且一端与所述叉形相连，所述液晶取向径向线位错两侧的控制图形相对移动小数部分个周期。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在设置有第一电极的第一基板和设置有第二电极的第二基板的近邻所述液晶层的一侧旋涂光控取向膜，包括: 将光控取向材料旋涂在设置有第一电极的第一基板和设置有第二电极的第二基板的近邻所述液晶层的一侧，旋涂参数为:低速旋涂5秒，转速800转/分钟，高速旋涂40秒，转速3000转/分钟； 将旋涂有光控取向材料的第一基板和第二基板退火10分钟，退火温度为100°C，形成光控取向膜。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述光控取向膜进行多步重叠曝光，以形成中心区域呈叉形且分子指向矢方向呈周期性渐变分布的控制图形，包括: 采用数控微镜阵光刻系统，根据曝光次序，选择对应的曝光图形，以及对应的诱导光偏振方向，依次进行曝光； 其中，相邻步骤曝光图形的曝光区域部分重叠，所述诱导光偏振方向随曝光次序单调增加或单调减小，以实现形成中心区域呈叉形且分子指向矢方向呈周期性渐变分布的控制图形。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括: 在所述第一电极和所述第二电极之间形成预设电压差，使所述液晶层中的液晶分子垂直于所述第一基板所在平面； 采用线偏振光照射所述光控取向膜预设时间，以擦除所述控制图形； 再次对所述光控取向膜进行多步重叠曝光，以形成中心区域呈叉形且分子指向矢方向呈周期性渐变分布的控制图形。
【专利摘要】本发明公开了一种液晶叉形偏振光栅以及制备方法，所述液晶叉形偏振光栅包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和第二基板的液晶层；其中，所述第一基板上设置有间隔粒子，以支撑所述液晶层；所述第一基板和第二基板近邻所述液晶层的一侧分别设置有第一电极和第二电极；所述第一电极和第二电极近邻所述液晶层的一侧设置有光控取向膜，所述光控取向膜具有分子指向矢方向呈周期性渐变分布且中心区域呈叉形的控制图形，所述光控取向膜的控制图形控制液晶层中的液晶分子指向矢呈周期性渐变分布，以使照射在液晶叉形偏振光栅的入射光转换为涡旋光，本发明提供的液晶叉形偏振光栅相比于现有技术中的叉形光栅，衍射效率显著提高。
【IPC分类】G02F1/1337, G02F1/29
【公开号】CN104932170
【申请号】CN201510255999
【发明人】胡伟, 陈鹏, 魏冰妍, 季玮, 葛士军, 陆延青, 徐飞
【申请人】南京大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月19日