[发明专利]一种液晶偏振转换器、制备方法和矢量光控取向系统

权利要求书

1.一种液晶偏振转换器，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之间的液晶层；

其中，所述第一基板与第二基板之间设置有间隔粒子，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设置有光控取向膜，所述第一基板的光控取向膜的分子指向矢方向均一排布，所述第二基板的光控取向膜中至少一个设定区域的分子指向矢方向渐变分布且呈中心对称；

所述第一基板光控取向膜和第二基板光控取向膜控制所述液晶层中的液晶分子由第一基板至第二基板呈渐变扭曲排布，且线偏振入射光在所述液晶偏振转换器中的非寻常光与寻常光的相位差，大于或者等于所述液晶层中的液晶分子在第一基板和第二基板中扭曲角度的10倍，以使照射在液晶偏振转换器的线偏振入射光转换为矢量光束；

所述第二基板光控取向膜的至少一个设定区域的分子指向矢方向具有2n个渐变周期，每个所述渐变周期为取向膜分子指向方向从0°渐变到180°，所述矢量光束的偏振级数为n，其中n为正整数；

当所述第二基板的光控取向膜中多个设定区域的分子指向矢方向渐变分布且呈中心对称时，所述多个设定区域的分子指向矢方向渐变周期数量不同。

2.根据权利要求1所述的液晶偏振转换器，其特征在于，所述第二基板光控取向膜设定区域的初始位置分子指向矢方向控制所述矢量光束的偏振状态分布。

3.根据权利要求2所述的液晶偏振转换器，其特征在于，当所述第二基板的光控取向膜中多个设定区域的分子指向矢方向渐变分布且呈中心对称时，所述多个设定区域的初始位置分子指向矢方向不同。

4.根据权利要求1所述的液晶偏振转换器，其特征在于，所述第二基板的光控取向膜中至少一个设定区域还包括至少一个环形位错线，所述环形位错线两侧的光控取向膜分子指向矢方向不同。

5.根据权利要求4所述的液晶偏振转换器，其特征在于,当所述第二基板的光控取向膜中多个设定区域的分子指向矢方向渐变分布且呈中心对称时，所述多个设定区域包含的环形位错线的数量不同。

6.一种液晶偏振转换器的制备方法，其特征在于，包括：

在第一基板和第二基板的近邻液晶层的一侧形成光控取向膜；

对所述第一基板的光控取向膜均匀曝光，以使所述第一基板的光控取向膜的分子指向矢方向均一排布；

对所述第二基板的光控取向膜进行多步重叠曝光，采用无掩模动态投影曝光系统，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，以使所述第二基板的光控取向膜中至少一个设定区域的分子指向矢方向渐变分布且呈中心对称；

在所述第一基板上设置间隔粒子，并与所述第二基板封装，其中所述第一基板的光控取向膜一侧与所述第二基板的光控取向膜一侧相对设置；

在所述第一基板和所述第二基板之间灌注液晶层，所述第一基板光控取向膜和第二基板光控取向膜控制所述液晶层中的液晶分子呈渐变扭曲排布，且线偏振入射光在所述液晶偏振转换器中的非寻常光与寻常光的相位差，大于或者等于所述液晶层中的液晶分子在第一基板和第二基板中扭曲角度的10倍，以使照射在液晶偏振转换器的线偏振入射光转换为矢量光束。

7.一种矢量光控取向系统，其特征在于，包括：

光源装置、权利要求1-5任一所述的液晶偏振转换器和设置有光控取向膜的基板，其中：

所述光源装置，用于产生线偏振入射光；

所述液晶偏振转换器，用于将照射在液晶偏振转换器上的线偏振入射光转换为矢量光束，其中，所述线偏振入射光的偏振方向垂直于所述液晶偏振转换器第一基板光控取向膜分子指向矢方向；

所述基板，用于经过所述矢量光束照射，使所述光控取向膜的至少一个设定区域的分子指向矢方向渐变分布且呈中心对称。