用于光束偏转的复合液晶器件的制作方法

本实用新型涉及光学器件领域，特别涉及用于光束偏转的复合液晶器件。

背景技术：

液晶偏振光栅作为一种新型的光束偏转控制器件，具有偏转角度大、衍射效率高、体积小、重量轻、功耗低、可多片级联进行电控扫描等优异特性，在激光电扫描、光电成像与探测、目标跟瞄、激光传感与空间通信等领域具有重要的应用价值。

目前的液晶偏振光栅用于光束偏转时，一般采用多片液晶偏振光栅堆叠的方式，实现多个角度的电控扫描。随着偏转角度数目Q的增大，液晶偏振光栅堆叠的片数N也随着增大，它们之间的定量关系为：Q＝2^N。在偏转角度数目Q非常多的应用场合，液晶偏振光栅堆叠的片数N也增大到十片以上。

光束通过液晶偏振光栅器件时会产生损耗，特别是在液晶偏振光栅堆叠的片数N较大时，多片液晶偏振光栅堆叠所产生的光学损耗变得不容忽视，而且器件的整体厚度也成为一个需要考虑的问题，这些问题成为制约光束偏转角度数目进一步增大的重要因素，需要予以解决。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了用于光束偏转的复合液晶器件。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本实用新型实施例提供一种用于光束偏转的复合液晶器件，包括：可调液晶半波片的液晶盒、液晶偏振光栅和介质薄膜；

所述液晶盒，用于通过电控切换，控制入射的圆偏振光的旋转方向；

所述液晶偏振光栅，用于对经所述液晶盒后的圆偏振光进行偏转；

所述液晶盒和所述液晶偏振光栅共用一个玻璃基板；

所述介质薄膜镀于所述液晶盒的表面，所述液晶偏振光栅附着于所述介质薄膜上；

所述介质薄膜，对所述复合液晶器件的工作波长透射，且对光取向曝光波长反射。

基于所述复合液晶器件，作为可选的第一实施例，所述液晶盒，包括：沿法线方向依次紧密贴合的上玻璃基板、上导电薄膜、上液晶取向薄膜、液晶层、下液晶取向薄膜、下导电薄膜和下玻璃基板；

所述介质薄膜镀于所述下玻璃基板的外表面。

基于所述第一实施例，作为可选的第二实施例，所述下玻璃基板与所述法线垂直的两个表面，经光学抛光处理。

基于所述第一实施例，作为可选的第三实施例，所述液晶层为向列型液晶层、双频液晶层、网络聚合物液晶层或铁电液晶层。

基于所述第一实施例，作为可选的第四实施例，所述液晶偏振光栅，包括：沿所述法线方向依次紧密贴合的液晶光取向薄膜、及液晶偏振光栅薄膜；

所述液晶光取向薄膜，附着于所述介质薄膜上。

基于所述第四实施例，作为可选的第五实施例，所述上玻璃基板的外表面、及所述液晶偏振光栅薄膜的外表面中的至少一个，镀有光学增透膜。

基于所述复合液晶器件，作为可选的第六实施例，所述液晶盒入射光的表面、及所述液晶偏振光栅出射光的表面中的至少一个，镀有光学增透膜。

基于所述复合液晶器件或所述第一实施例，作为可选的第七实施例，所述介质薄膜透射的透射率高于第一设定值，所述介质薄膜反射的反射率高于第二设定值。

本示例性实施例提供的复合液晶器件，取得了如下有益效果：

1、由于可调液晶半波片的液晶盒和液晶偏振光栅共用一个玻璃基板，在结构上省去了一个玻璃基底，因此减少了光学损耗，有助于改善整体光束偏转的光学损耗特征性；

2、结构更加紧凑，减小了器件厚度；

3、介质薄膜可以防止可调液晶半波片内部的光取向结构，在制造复合液晶器件时被二次擦写。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是一示例性实施例中复合液晶器件的结构图；

图2是图1所示复合液晶器件的工作原理图；

图3是一示例性实施例中复合液晶器件的剖面图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在一示例性实施例中，如图1所示，用于光束偏转的复合液晶器件200包括：可调液晶半波片的液晶盒201、介质薄膜203和液晶偏振光栅202。

可调液晶半波片的液晶盒201，用于通过电控切换，控制入射的圆偏振光的旋转方向。

液晶偏振光栅202，用于对经可调液晶半波片的液晶盒201后的圆偏振光进行偏转。

可调液晶半波片的液晶盒201和液晶偏振光栅202，共用一个玻璃基板。

介质薄膜203镀于可调液晶半波片的液晶盒201的表面，液晶偏振光栅202附着于介质薄膜203上。

介质薄膜203对复合液晶器件200的工作波长透射，且对光取向曝光波长反射。可选的，介质薄膜203为高通滤光薄膜。可选的，上述工作波长可以是波长较长的近红外光，上述光取向曝光波长可以是波长较短的蓝紫光。

上述光取向曝光波长，是指复合液晶器件200的制造工艺中光取向材料的曝光波长。

图2示出了本示例性实施例中的复合液晶器件200的工作原理，复合液晶器件200用于电控扫描装置中。线偏振光经过一个与其成45°方向放置的1/4波片后变成左旋圆偏振光，该左旋圆偏振光入射到可调液晶半波片的液晶盒201后，基于电压控制可以实现相位延迟分别为0和π两种状态的电控切换，当相位延迟为0时，上述左旋圆偏振光仍然保持左旋圆偏振光状态，继续入射到液晶偏振光栅202时光束方向发生偏振、且偏转方向向左。当相位延迟为π时，上述左旋圆偏振光变成右旋圆偏振光，继续入射到液晶偏振光栅202时光束方向发生偏振、且偏转方向向右。于是，基于可调液晶半波片的液晶盒201对入射线偏振光的左旋和右旋转换，实现光束偏转方向的电控扫描。

本示例性实施例中的复合液晶器件200，取得了如下有益效果：

1、由于可调液晶半波片的液晶盒201和液晶偏振光栅202共用一个玻璃基板，在结构上省去了一个玻璃基底，因此减少了光学损耗，有助于改善整体光束偏转的光学损耗特征性；

2、结构更加紧凑，减小了器件厚度；

3、介质薄膜203可以防止可调液晶半波片201内部的光取向结构，在制造复合液晶器件时被二次擦写。

在一示例性实施例中，如图3所示，用于光束偏转的复合液晶器件200包括：可调液晶半波片的液晶盒201、介质薄膜203和液晶偏振光栅202。

可调液晶半波片的液晶盒201，实现偏振控制功能，可以包括：沿法线方向依次紧密贴合的上玻璃基板211、上导电薄膜212、液晶取向薄膜213、液晶层214、下液晶取向薄膜215、下导电薄膜216和下玻璃基板217。

作为可选的实施方式，上导电薄膜212和下导电薄膜216均为透明薄膜。

作为可选的实施方式，下玻璃基板217与复合液晶器件200的法线垂直的两个表面，即下玻璃基板217与下导电薄膜216相邻的表面、及与介质薄膜203相邻的表面，均可经光学抛光处理，以更适于附着。

作为可选的实施方式，液晶层214可以为向列型液晶层、双频液晶层、网络聚合物液晶层或铁电液晶层。

液晶偏振光栅202，实现光束偏转功能，可以包括：沿法线方向依次紧密贴合的液晶光取向薄膜218、及液晶偏振光栅薄膜219。

液晶光取向薄膜218附着于介质薄膜203上。

介质薄膜203镀于下玻璃基板217的外表面。介质薄膜203对复合液晶器件200的工作波长透射，且对光取向曝光波长反射。

鉴于本示例性实施例中复合液晶器件200的特殊结构，其制造工艺也具有特殊性。在制造液晶偏振光栅202包括的薄膜时，如果作为基底的可调液晶半波片的液晶盒201由光取向剂采用平行取向方式制作而成，那么在对液晶偏振光栅202包括的薄膜进行微结构图形曝光时，由于玻璃基板的透光性，会对可调液晶半波片的液晶盒201中已制造好的光取向结构造成破坏。因此，在下玻璃基板217的外表面上镀介质薄膜203，是为了对上述光取向结构进行二次擦写保护。

进一步，作为可选的实施方式，介质薄膜203透射的透射率高于第一设定值，介质薄膜203的反射率高于第二设定值。上述第一设定值和第二设定值可以设定为惯常使用的值，也可以设定为高于惯常使用的值，由此使得介质薄膜203对复合液晶器件200的工作波长具有高透射率，同时对光取向曝光波长具有高反射率。例如，复合液晶器件200用于光束电扫描的工作波长为1550纳米，制造工艺中光取向材料的曝光波长为405纳米，纳米介质薄膜203可以对波长1550纳米具有高透射率，且对波长405纳米具有高反射率。

作为可选的实施方式，上玻璃基板211的外表面、及液晶偏振光栅219的外表面中的至少一个，镀有光学增透膜，以减小复合液晶器件表面的菲涅尔反射所带来的损耗，以提高整个复合液晶器件200的透过性能。

使用本示例性实施例中的复合液晶器件200，在使用1个时，可以实现以器件法线方向为对称轴的两个镜像角度的电控选择，在使用N个串联时，可以实现2^N个角度的电控选择。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。