[发明专利]光学涡旋延迟器微阵列

权利要求书

1.一种制造光学涡旋延迟器的方法，其包括：

形成具有第一多个分立取向斑片的取向层，所述第一多个分立取向斑片包括具有第 一取向方向的第一取向斑片和具有第二另一取向方向的第二取向斑片；以及

提供相邻于所述取向层的双折射材料层，所述双折射材料包括液晶材料和液晶聚合 物前体材料之一，

其中，对所述第一多个分立取向斑片中的每个分立取向斑片的位置进行选择，以使 得每个分立取向斑片被分布在二维格子的格点处，

以及其中，对所述第一多个分立取向斑片中的每个分立取向斑片的取向方向进行选 择，以使得所述双折射材料层的快轴绕着所述二维格子的至少一个间隙点作闭合路径的 旋转，所述闭合路径位于围绕所述点的间隙区内，

以促使所述双折射材料层形成相邻于所述取向层的实质上非定向的区的至少一个 光学涡旋延迟器。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个光学涡旋延迟器包括光学涡旋延 迟器的二维阵列。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述光学涡旋延迟器的二维阵列包括交替行的 相反方向相同模光学涡旋延迟器。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述二维格子是正方形格子，且其中每个光学 涡旋延迟器被布置成相邻于所述取向层的实质上非定向的区，所述取向层的实质上非定 向的区居中位于所述第一多个分立取向斑片中的四个分立取向斑片之间，每个所述四个 分立取向斑片具有四个不同的取向方向之一。

5.如权利要求2所述的方法，其中所述二维格子是正方形格子，且其中每个光学 涡旋延迟器被布置成相邻于所述取向层的实质上非定向的区，所述取向层的实质上非定 向的区居中位于所述第一多个分立取向斑片中的四个分立取向斑片之间，每个所述四个 分立取向斑片具有两个不同的取向方向之一。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述双折射材料是液晶聚合物前体，且所述方 法还包括使用紫外光照射相邻于所述取向层的双折射材料，以形成液晶聚合物层的步 骤。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个涡旋延迟器包括具有在5微米到 30微米之间的直径的涡旋延迟器。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个涡旋延迟器包括混合涡旋延迟器。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述取向层中形成第二多个分立取向 斑片，每个所述第二多个分立取向斑片具有取向方向和位置，对所述取向方向和位置进 行选择，以促使所述第二多个分立取向斑片在所述至少一个光学涡旋延迟器中正确旋 转。

10.如权利要求1到9中任一项所述的方法，其中，对所述第一多个分立取向斑片 中的每个分立取向斑片的取向方向和位置进行选择，以形成光学涡旋延迟器的阵列，用 于微光刻、显微术、粒子捕获/操纵、驱动微光机械泵、测量旋转角、测量小线性位移、 超分辨率显微术以及三维扫描干涉测量中的至少一个。

11.如权利要求1到9中任一项所述的方法，其中形成具有第一多个分立取向斑片 的取向层的所述步骤包括以下步骤：

使用具有第一偏振的线偏振光，穿过具有多个孔的光掩模，照射线性可聚合的光聚 合物材料，以提供具有所述第一取向方向的所述笫一取向斑片；

相对于支撑所述线性可聚合的光聚合物材料的衬底移动所述光掩模；以及

使用具有第二偏振的线偏振光，穿过所述光掩模和具有多个孔的不同的光掩模之 一，照射所述线性可聚合的光聚合物材料，以提供具有所述第二取向方向的所述第二取 向斑片。

12.如权利要求1到9中任一项所述的方法，其中形成具有第一多个分立取向斑片 的取向层的所述步骤包括以下步骤：

摩擦聚酰亚胺层以提供所述第一多个分立取向斑片。

13.如权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述第一取向斑片通过所述取向 层的实质上非定向的区在空间上与所述第二取向斑片分离，且其中所述第一取向方向垂 直于所述第二取向方向。

14.一种光学涡旋延迟器阵列，其包括：

被布置成相邻于取向层的双折射材料层，所述双折射材料包括液晶材料和液晶聚合 物前体材料之一，所述取向层具有多个分立取向斑片，所述多个分立取向斑片包括具有 第一取向方向的第一取向斑片和具有第二另一取向方向的第二取向斑片，

其中，对所述多个分立取向斑片中的每个分立取向斑片的取向方向和位置进行选 择，以促使所述双折射材料层形成光学涡旋延迟器阵列。