[发明专利]聚合物分散液晶全息光栅的制备系统及方法

说明书

本发明提供一种聚合物分散液晶全息光栅的制备系统及方法，该系统包括：激光器，用于发射激光；扩束镜，用于对激光光束进行扩束；分光棱镜，用于将扩束后的激光光束分成第一分光光束和第二分光光束；第一反光镜，用于将第一分光光束反射至液晶盒；第二反光镜，用于将第二分光光束反射至液晶盒；液晶盒，接收第一分光光束和第二分光光束，第一分光光束和第二分光光束形成干涉条纹曝光液晶盒内的聚合物分散液晶，形成聚合物分散液晶全息光栅；至少一个衰减片，设置在扩束镜和液晶盒间的光路上，用于沿第一设定曲线逐渐衰减经过衰减片的激光，使聚合物分散液晶全息光栅的衍射效率沿第二设定曲线递减。本发明能大规模制备衍射效率沿设定曲线变化光栅。

技术领域

本发明涉及光栅制备技术领域，尤其涉及一种聚合物分散液晶全息光栅的制备系统及方法。

背景技术

波导全息作为实现增强现实的重要技术之一被提出。在一块波导中通常存在两块光栅，其中一块光栅用于将图片源的光线耦合到波导中，在波导中发生全反射后到达另一块光栅耦合输出。成像光束在传导过程中由全息光栅依次衍射输出，这导致后续入射到光栅上的光强依次减弱。

目前衍射效率沿同一方向上递增的聚合物分散液晶光栅，通常是通过控制光栅沿波导传播方向上的厚度变化来实现。图1是现有技术中通过添加垫衬物实现衍射效率变化的光栅示意图。如图1所示，这种方案需要将粒径非常小的垫衬物11、12添加在波导片21和波导片22中间，并通过控制两边垫衬物11、12的直径，控制耦合输出光栅32的厚度变化。同时为了使整体波导的上平面41和下平面42水平，需要保证上部分波导片21的内表面51是倾斜的，倾斜角由垫衬物11、12的粒径大小决定。

然而，在全息波导系统中，要求耦合输出光栅具有沿波导传播方向上衍射效率递增的特性，而输入光栅需要高的衍射效率，不需要变衍射效率。因此通过添加垫衬物改变耦合输出光栅32的厚度却又不能改变耦合输入光栅31部分的厚度(如图1所示)。波导中的光栅层非常薄，一般在微米量级，添加的垫衬物的粒径一般在10μm以内，同时为了控制两片波导片的上下表面平行，波导片21内部要设计成具有一定的倾斜角，该倾斜角的大小由垫衬物的直径差以及耦合输出光栅区域长度决定。上述各种要求，使得波导片21的加工难度很大，液晶盒的制备非常困难、成品率较低、难以大规模制备生产。

发明内容

本发明提供一种聚合物分散液晶全息光栅的制备系统方法，以方便地制备衍射效率逐渐变化的聚合物分散液晶全息光栅。

本发明提供一种聚合物分散液晶全息光栅的制备系统，包括：激光器，用于发射激光光束；扩束镜，用于对所述激光光束进行扩束；分光棱镜，用于将扩束后的所述激光光束分成第一分光光束和第二分光光束；第一反光镜，用于将所述第一分光光束反射至液晶盒；第二反光镜，用于将所述第二分光光束反射至所述液晶盒；所述液晶盒，接收所述第一分光光束和所述第二分光光束，所述第一分光光束和所述第二分光光束形成干涉条纹，曝光所述液晶盒内的聚合物分散液晶，形成聚合物分散液晶全息光栅；至少一个衰减片，设置在所述扩束镜和所述液晶盒之间的光路上，用于沿第一设定曲线逐渐衰减经过所述衰减片的激光，使所述聚合物分散液晶全息光栅的衍射效率沿第二设定曲线递减。

一个实施例中，所述系统包括两个所述衰减片；其中一个所述衰减片设置于所述第一反光镜和所述液晶盒之间的光路上，用于衰减所述第一分光光束，另一个所述衰减片设置于所述第二反光镜和所述液晶盒之间的光路上，用于衰减所述第二分光光束。

一个实施例中，所述系统包括两个所述衰减片；其中一个所述衰减片设置于所述分光棱镜和所述第一反光镜之间的光路上，用于衰减所述第一分光光束，另一个所述衰减片设置于所述分光棱镜和所述第二反光镜之间的光路上，用于衰减所述第二分光光束。