[发明专利]具有共连续相的聚合物光子晶体

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物光学膜，尤其涉及包含聚合物光子晶体以便使光的透射和反射具有选择性的聚合物光学膜。

背景技术

光学膜用来改变光学装置的透射、反射和吸收特性。由光学膜提供的普通功能包括：改变光的方向，有角度地选择透射、反射和吸收，以及选择性地透过某一种偏振态的光。制造光学膜的普通方法是在折射和/或散射光的薄膜上形成结构化表面。制造这些类型的薄膜的方法包括微复制方法和提供用于形成结构化表面或光学活性表面的涂层的方法。另一种制造光学膜的方法是形成由具有不同光学特性的材料构成的复合膜。这些类型的薄膜的例子包括共挤出的聚合物层(形成干涉滤光器)、以及由两种不同的聚合物经挤压成型而得到的共混物(其中，使得非连续相随机地分布在连续相中)。

复合膜能够提供在许多应用方面高度理想的综合光学功能。不过，复合膜的实用局限性在于它难以使元件在多于一个的维度上精确地定位。这种缺乏精确性的问题降低了光学膜的整体光学性能和表面质量。

发明概述

本发明的一个具体的实施方案涉及一种光子晶体光学体。该光学体包含聚合物基质、以及由设置在该聚合物基质内的聚合物散射纤维形成的排列。所述的散射纤维基本上平行于第一轴。散射纤维在位于聚合物基质的横截面中的排列中的位置被选择成使得所述散射纤维能够针对在基本上正交于第一轴的方向上入射到聚合物基质上的光而形成二维光子晶体。

本发明的另一个实施方案涉及一种包括光子晶体的光学系统，其中该光子晶体具有由位于聚合物基质内的聚合物散射纤维形成的排列。该散射纤维基本上平行于第一轴。光源被布置并构造成用于产生沿着正交于第一轴的方向入射到该光子晶体上的光束。

以上的发明概述无意描述本发明的每个示出的实施方案或者每种实施方式。下述附图和发明详述更详细地示例出这些实施方案。

附图简要说明

结合附图考虑以下对本发明的多个实施方案所做的详细描述可

以更全面地理解本发明，其中：

图1示意性地示出根据本发明原理的、包含设置在聚合物基质内的散射纤维的光学元件的实施方案；

图2A-2D示意性地示出根据本发明原理的、包含散射纤维的光学元件的实施方案的剖视图；

图3A-3C示意性地示出根据本发明原理的、包含散射纤维的光学元件的另一些实施方案的剖视图；

图4A-4E示意性地示出根据本发明原理的光学元件的更多实施方案的剖视图，其示出散射纤维的剖视图案；

图4F-4I示意性地示出根据本发明原理的光学元件的更多实施方案的剖视图，其示出沿着散射纤维的横截面维度内的变化；

图5是示出光散射效率与散射纤维半径的函数关系的图；

图6A-6E示意性地示出根据本发明原理的、包含散射纤维的光学元件的另一些实施方案的剖视图；

图7示意性地示出根据本发明原理的、包含皮芯散射纤维的光学元件的实施方案的剖视图；

图8A-8D示意性地示出根据本发明原理的、具有结构化表面的光学元件的实施方案的剖视图；

图9A和9B示意性地示出根据本发明原理的、可用来制造光学元件的系统的实施方案；

图10A-10E示意性地示出分配板实施方案的示例性加工步骤，该分配板可用于图9A和9B所示的系统中；

图11是示出在基质内包含散射纤维的共挤出复合纤维的横截面的照片；

图12示意性地示出根据本发明原理的、包含分散相散射纤维的主体的实施方案的部分横截面；以及

图13A和13B示意性地示出根据本发明原理的、将多根复合纤维熔结以形成熔结复合纤维光学元件的步骤的实施方案。

虽然本发明可以有各种修改和替代形式，但是在附图中作为示例显示了本发明的细节，并且在下面将进行详细说明。然而，应该理解，其意图并非将本发明限于所述具体实施方案。相反，其意图在于包括由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。

发明详述

本发明可应用于光学系统，尤其可应用于偏振光学系统。例如，

本发明的光学元件可以在诸如液晶显示器、电视机、监视器、被照明的标志、移动电话和个人数字助理(PDA)之类的系统中找到用武之地。