一种电控衍射光学器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电控衍射光学器件，特点是包括两片导电玻璃及夹设在两片导电玻璃的导电面之间的聚合物分散液晶薄膜，其中一片导电玻璃的非导电面上有通过紫外胶光刻与化学腐蚀制备的平面衍射光栅；优点是结构简单，能够大范围使用，且制作简便，成本低，适合工业大批量生产；此外，衍射光栅作为该电控衍射光学器件的重要组成部分，是通过紫外胶光刻与化学腐蚀制作在其中一片导电玻璃的非导电面上的，其性能稳定，且可以长久保存，能够提高电控衍射光学器件的精确度、延长其使用寿命。
【专利说明】—种电控衍射光学器件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光学器件，尤其是涉及一种电控衍射光学器件。
【背景技术】
[0002]衍射光学器件是一种在基片或传统光学元件表面刻蚀，产生两个或多个台阶深度的浮雕结构的光学器件。该器件具有同相位、同轴再现、高衍射效率的性质。随着光学技术的不断发展，衍射光学器件正在朝着灵敏、精确、小巧和智能化的方向发展，尤其是一种可调光强度的电控衍射光学器件，在光通信、遥感技术以及军事工业等方向有着很好的应用前景。在这一过程中，作为电控衍射光学器件的重要组成部分，衍射光栅的重要性也日益突出，并且在光谱学、光学计量、光信息处理等诸多领域有着广泛的应用前景。同时，由于聚合物分散液晶具有制备简便、响应时间短、无需偏振器件和性能稳定的优良特点，被视作制作电控衍射光学器件的重要材料。
[0003]目前现有的电控衍射光学器件都是基于聚合物分散液晶技术制作的，一般是通过光固化相分离法或者全息干涉法在聚合物分散液晶薄膜上制作衍射光栅。然而，对于光固化相分离法，在光固化成形工艺的整个过程中，其工艺参数对制件的精度存在很大的影响；对于全息干涉法，其使用的设备较多，且操作技术难度大，制作过程复杂。通过上述方法在聚合物分散液晶薄膜上制作衍射光栅得到的衍射光学器件成本高，不适合大批量生产及大范围推广，严重限制了其在生活与工业生产中的应用。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、制作成本低，适合大批量生产和大范围推广的电控衍射光学器件。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种电控衍射光学器件，包括两片导电玻璃及夹设在两片所述的导电玻璃的导电面之间的聚合物分散液晶薄膜，其中一片所述的导电玻璃的非导电面上有通过紫外胶光刻与化学腐蚀制备的平面衍射光栅。
[0006]所述的导电玻璃为氧化铟锡导电玻璃。
[0007]所述的平面衍射光栅的周期大于或者等于200微米。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:该电控衍射光学器件基于聚合物分散液晶技术制作，其中一片导电玻璃的非导电面上通过紫外胶光刻与化学腐蚀制备有平面衍射光栅，制作过程简单，制作成本低，且制作得到的电控衍射光学器件结构简单，因此适合大批量生产和大范围推广；此外，作为该电控衍射光学器件的重要组成部分，衍射光栅是通过紫外胶光刻与化学腐蚀制作在其中一片导电玻璃的非导电面上的，其性能稳定，且可以长久保存，从而能够提高电控衍射光学器件的精确度、延长其使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为实施例的结构示意图；
[0010]图2为不同电压下衍射条纹的光强分布；
[0011]图3为电控性测试的实验装置图；
[0012]图4为一级衍射光强随电压变化图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0014]如图1所示，一种电控衍射光学器件，包括两片导电玻璃31及通过相分离法制备在两片导电玻璃31的导电面之间的聚合物分散液晶薄膜33，两片导电玻璃31均分别具有一个导电面和一个非导电面，其中一片导电玻璃31的非导电面上通过紫外胶光刻与化学腐蚀制备有平面衍射光栅32。在本实施例中，两片导电玻璃31均为氧化铟锡导电玻璃；平面衍射光栅32的周期为400微米；在此，由于紫外光刻胶的分辨率有限，因此平面衍射光栅32的周期一般要大于或者等于200微米。在其他具体实际应用中，导电玻璃31也可以为其他的透明导电玻璃。
[0015]以下陈述该电控衍射光学器件的制作方法，其具体步骤如下:1、取两片干净的导电玻璃，在其中一片导电玻璃的非导电面上涂抹一层薄且均匀的紫外光刻胶，然后将其放入烘烤箱中烘干，其中温度约为60°C，时间约10分钟左右，待其表面紫外光刻胶凝固即可取出，在此紫外光刻胶型号为XR — 3600型感光油墨；2、将烘干后取出的导电玻璃水平放置于桌上并将刻有紫外光刻胶的一面朝上，然后将周期为400微米的光栅模板覆盖在上面，进行曝光，曝光时间为30s-45s ;3、曝光完成后，将该导电玻璃置于浓度为5%的NaHC03溶液中浸泡3-4分钟，然后用清水清洗，并用海绵擦拭，直至导电玻璃上只剩余光栅结构为止；4、将带有光栅结构的导电玻璃平放，取一滴氢氟酸滴在光栅结构上，腐蚀约5分钟后，将导电玻璃清洗干净，在此平面衍射光栅形成；5、在刻有平面衍射光栅的导电玻璃的导电面上滴几滴聚合物分散液晶，在此聚合物分散液晶为液晶与紫外胶的混合液，且其体积比为1:1，紫外胶的型号为UVGLUE102，然后取另一片导电玻璃覆盖其上，并使得两片导电玻璃的导电面相对，然后置于紫外光下曝光约3分钟，至此电控衍射光学器件制作完成。
[0016]通过上述步骤制备完成电控衍射光学器件后，将对其特性进行测试，包括在不同电压下衍射条纹的光强分布测试及电控性测试，具体测试过程如下:
[0017](一)不同电压下衍射条纹的光强分布测试:测试装置包括氦氖激光器、偏振片和光屏，测试时，在操作台上按顺序依次摆放氦氖激光器、偏振片、电控衍射光学器件和光屏，并使得偏振片、电控衍射光学器件及光屏均位于氦氖激光器的输出光的光传播路径上，电控衍射光学器件的两片导电玻璃各自的外接导线与可控电压开关连接，在一定的电压下，调节激光器、电控衍射光学器件和光屏的高度以及它们三者之间的距离，使光屏上出现比较清晰的衍射图像后，分别将电压调节至OV和75V，并分别对OV和75V电压下光屏上出现的图像进行拍照，然后用Matlab读取灰度并画图，得到图2。从图2中可以明显地看出在电压为75V时，发生了衍射现象。
[0018](二)电控性测试:如图3所示，测试装置包括氦氖激光器1，斩波器21、斩波器控制器22、娃探头5和锁相放大器6,斩波器21和娃探头5放置在氦氖激光器I的输出光的光传播路径上，斩波器21的输出端与斩波器控制器22的输入端连接,娃探头5的输出端与锁相放大器6的输入端连接，斩波器控制器22和锁相放大器6之间电连接。测试时，电控衍射光学器件3放置在斩波器21和硅探头5之间并位于氦氖激光器I的输出光的光传播路径上，电控衍射光学器件3的两片导电玻璃31与可控电压开关4连接。具体测试步骤为:
(I)打开氦氖激光器1，调节斩波器21使得衍射条纹比较明显地出现以后，把一级衍射光斑对准硅探头5，然后调节可控电压开关4，使得电压从OV开始依次增加，在锁相放大器6上读取并记录相应的光强；(2)根据记录的数据将光强归一化后绘制曲线，得到图4。从图4中可以看出，在电压变化时，衍射条纹的光强明显变化了。由此可得，在不同的电压下，该电控衍射光学器件内聚合物分散液晶薄膜的透光情况是不一样的，从而在锁相放大器上形成不同的光强度。因此，通过改变外加在聚合物分散液晶薄膜上的电压的大小即可改变该电控衍射光学器件的衍射光强度，该电控衍射光学器件具有电压可调控性，即电控性。
【权利要求】
1.一种电控衍射光学器件,其特征在于包括两片导电玻璃及夹设在两片所述的导电玻璃的导电面之间的聚合物分散液晶薄膜，其中一片所述的导电玻璃的非导电面上有通过紫外胶光刻与化学腐蚀制备的平面衍射光栅。
2.根据权利要求1所述的一种电控衍射光学器件，其特征在于所述的导电玻璃为氧化铟锡导电玻璃。
3.根据权利要求1或2所述的一种电控衍射光学器件，其特征在于所述的平面衍射光栅的周期大于或者等于200微米。
【文档编号】G02F1/1333GK204155042SQ201420435645
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】安小周, 陶卫东, 何如双, 赵明州, 孙景阳, 段天臣, 张斌, 潘雪丰 申请人:宁波大学