[发明专利]一种提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法

说明书

本发明公开了一种提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法，包括以下步骤：步骤一、将向列相液晶材料灌入液晶空间光调制器件中；步骤二、搭建相位深度测量系统，进行相位深度测量，电场加到公共电极和像素电极层两端，记录下相位深度‑灰度曲线；步骤三、搭建衍射效率测量系统，进行光束偏转衍射效率测量；步骤四、调制光调制器件，对其加载调制灰度图，依据相位深度‑灰度曲线对其进行调制，形成理想折射率形貌曲线。本发明的一种提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法，可在近红外波段达到6π高相位深度调制，能够提高向列相液晶光调制器件衍射效率，增大光调制器件的最大光束偏转角度。

技术领域

本发明涉及液晶领域，尤其涉及一种提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法。

背景技术

一直以来，衍射光学器件被应用在各个光学领域，液晶光调制器由于其调制的灵活性在可编程衍射光学器件中占有越来越重要的地位。在液晶光调制器的各项参数中，衍射效率是评价系统性能最重要的参数之一，提高衍射效率一直以来都是各研究工作中的重要组成部分。目前提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法主要通过在2π相位深度下优化相位分布形貌、更改器件结构等方式，虽然有一定的效果，但是提升了器件的复杂度且在衍射效率提升方面并没有很大的提升空间。仿真及实验表明，高相位深度调制有利于提高光调制器件的衍射效率，且光束偏转角度越大，衍射效率提升效果就越明显。在纯相位调制器中，基于衍射光学原理，2π相位深度是最低可实现调制器相位调制功能的相位深度，且该相位深度最容易实现，高相位深度比较难获得，这是由于液晶材料本身特性的限制，如双折射率较小，液晶的工作电压过高，在低电压内无法实现高相位深度，通常光调制器件的工作电压在5.5V以下，若需要实现高相位深度调制，则需要大双折射率、高介电常数的液晶材料。由于各方面的限制，高相位深度的研究目前较少，然而高相位深度在相位调制器件上应用有很明显的优势，例如在提高相位调制器件的衍射效率，增大相位调制器件的可实现光束偏转角度等方面，因而实现高相位深度具有很重大的意义。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法，该方法可在近红外波段达到6π高相位深度调制，能够提高向列相液晶光调制器件衍射效率，增大光调制器件的最大光束偏转角度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种通过高相位深度调制方式提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法，该方法可在近红外波段达到6π高相位深度调制，能够提高向列相液晶光调制器件衍射效率，增大光调制器件的最大光束偏转角度。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高向列相液晶光调制器件衍射效率的方法，包括以下步骤：

步骤一、将向列相液晶材料灌入液晶空间光调制器件中；

步骤二、搭建相位深度测量系统，进行相位深度测量，电场加到公共电极和像素电极层两端，记录下相位深度-灰度曲线；

步骤三、搭建衍射效率测量系统，进行光束偏转衍射效率测量；

步骤四、调制光调制器件，对其加载调制灰度图，依据相位深度-灰度曲线对其进行调制，形成理想折射率形貌曲线。

进一步地，向列相液晶材料被设置为大折射率、大介电常数的液晶材料，液晶材料在1550nm下具有取值为0.25的双折射率、介电常数取值为10。

进一步地，液晶空间光调制器件被设置为厚度为12um。

进一步地，液晶空间光调制器件的调制电压被设置为0.5V-5.5V。

进一步地，相位深度测量系统包括可调激光器、分光棱镜、反射镜、光功率计和光调制器，光束从可调激光器中发出，进入分光棱镜进行分光，直接到达相位调制器表面，被相位调制器表面发射的光经过分光棱镜达到光功率计。

进一步地，可调激光器被设置为近红外波段可调激光器，波长范围被设置为1525nm-1565nm。