[发明专利]液晶相位板、制备方法和艾里涡旋矢量光产生测试系统

说明书

本发明公开了一种液晶相位板、制备方法和艾里涡旋矢量光产生测试系统，液晶相位板包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层和间隔粒子；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，光控取向膜具有分子指向矢方向呈周期性渐变分布的立方螺旋相位控制图形，立方螺旋相位控制图形每个周期的宽度从控制图形的中心区域向两边逐渐递减，光控取向膜的控制图形控制所述液晶层中的液晶分子指向矢在每个周期呈0°‑180°渐变分布，以使照射在液晶相位板的入射光转换为艾里涡旋矢量光，简化了艾里涡旋矢量光的产生方式，提高了艾里涡旋矢量光的质量和可调节性能。

技术领域

本发明涉及液晶取向控制技术领域，尤其涉及液晶相位板和艾里涡旋矢量光产生测试系统。

背景技术

近年来，空间结构光场作为光学领域的研究热点受到越来越多的关注。如具有无衍射、自加速、自愈等性质的艾里光束，具有螺旋相位结构并携带轨道角动量的涡旋光束，具有偏振奇点且偏振态分布空间变化的矢量光束等，这些奇异的特点使得它们被广泛应用于光学微操控、量子信息、生物医学、天文学等领域。而这些特殊光场的复合，如艾里涡旋光束、艾里涡旋矢量光束等，在诸如多方位的微粒操控、量子通讯的无损传输、更清晰的生物显微观测、更精确的天文探测等方面具有潜在的应用价值。

目前，国内外对艾里涡旋矢量光束的高效产生与调控等方面的研究尚在起步阶段。少有的几个产生方法中，或者样品的制备过程繁琐耗时，或者样品固定不可调节，或者产生光路系统较为复杂，降低了艾里涡旋矢量光束的质量，限制了艾里涡旋矢量光束的应用。

发明内容

本发明提供一种液晶相位板、制备方法和艾里涡旋矢量光产生测试系统，以使得艾里涡旋矢量光束的产生光路更加集成化，提高艾里涡旋矢量光束的质量和可调节性。

第一方面，本发明实施例提供了一种液晶相位板，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，所述第一基板与所述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，所述光控取向膜具有分子指向矢方向呈周期性渐变分布的立方螺旋相位控制图形，所述立方螺旋相位控制图形每个周期的宽度从所述控制图形的中心区域向两边逐渐递减，所述光控取向膜的控制图形控制所述液晶层中的液晶分子指向矢在每个周期呈0°-180°渐变分布，以使照射在所述液晶相位板的入射光转换为艾里涡旋矢量光。

进一步的，当入射光为左旋圆偏振时，经所述液晶相位板转换为一支右旋圆偏振的艾里涡旋光束；

当入射光为右旋圆偏振时，经所述液晶相位板转换为一支左旋圆偏振的艾里涡旋光束；

当入射光为线偏振时，入射光经所述液晶相位板转换为两支艾里涡旋矢量光束；两支艾里涡旋矢量光束分别为右旋圆偏振态和左旋圆偏振态，且两支艾里涡旋矢量光束的光强强弱相同。

所述立方螺旋相位控制的图形为中心包含一个螺旋相位结构的立方相位图形。

第二方面，本发明实施例还提供一种艾里涡旋矢量光束产生测试系统，包括：

上述各实施例所述的液晶相位板；

位于所述液晶相位板入光侧的光源，以产生入射光；

位于所述液晶相位板出光侧的透镜和成像装置；

其中所述光源、液晶相位板、透镜以及成像装置的光轴位于同一直线上。

进一步的，还包括：

位于所述光源和所述液晶相位板之间的第一偏振片和波片，所述光源、第一偏振片、波片、液晶相位板、透镜以及成像装置的光轴位于同一直线上；通过调节所述波片的快轴方向与所述第一偏振片的起偏方向的夹角，控制所述入射光的偏振状态。