[发明专利]一种完美涡旋光产生器及其制备方法

权利要求书

1.一种完美涡旋光产生器，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板、第一取向层、第二取向层以及设置于所述第一取向层与所述第二取向层之间的液晶层；

其中，所述第一取向层设置于所述第一基板朝向所述第二基板的一侧，所述第二取向层设置于所述第二基板朝向所述第一基板的一侧；所述第一取向层和所述第二取向层具备相同的取向方向，且所述第一取向层和所述第二取向层具有分子指向矢方向呈周期性环形渐变分布的控制图形，所述控制图形用于控制所述液晶层中的液晶分子指向矢呈周期性环形渐变分布，以使照射在所述完美涡旋光产生器的入射光转换为完美涡旋光；

所述控制图形包括多个同心分布的取向位错环，所述取向位错环内的分子指向矢与所述取向位错环外的分子指向矢之间的角度差为90°；

所述控制图形包括具有圆形达曼光栅特征的周期性重复的所述取向位错环，一个周期内的所述取向位错环的数量为C2，其中，C2＞1；

入射光在所述完美涡旋光产生器中的寻常光和非寻常光的相位差等于(2n-1)π，其中，n为大于或者等于1的正整数；

当入射光为圆偏振时，入射光经所述完美涡旋光产生器产生完美涡旋光；

当入射光为线偏振时，入射光经所述完美涡旋光产生器产生完美矢量光。

2.根据权利要求1所述的完美涡旋光产生器，其特征在于，所述液晶分子指向矢从0°到180°变化的次数与所述完美涡旋光的拓扑荷数相同。

3.根据权利要求1所述的完美涡旋光产生器，其特征在于，所述第一取向层和所述第二取向层均为光控取向层。

4.根据权利要求3所述的完美涡旋光产生器，其特征在于，所述光控取向层的材料包括光交联材料、光降解材料或光致顺反异构材料中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的完美涡旋光产生器，其特征在于，所述光控取向层的厚度为L1，其中，30nm≤L1≤50nm。

6.根据权利要求1所述的完美涡旋光产生器，其特征在于，所述液晶层的材料包括向列相液晶、双频液晶或铁电液晶中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的完美涡旋光产生器，其特征在于，所述完美涡旋光产生器还包括位于所述第一基板和所述第二基板之间的间隔粒子，所述间隔粒子用于支撑所述第一基板和所述第二基板形成所述液晶层的填充空间。

8.一种完美涡旋光产生器的制备方法，用于制备权利要求1-7任一项所述的完美涡旋光产生器，其特征在于，包括：

提供第一基板和第二基板；

在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧以及所述第二基板朝向所述第一基板的一侧涂覆取向材料，形成取向膜；

对所述取向膜进行处理，形成第一取向层和第二取向层，所述第一取向层和所述第二取向层具备相同的取向方向，且所述第一取向层和所述第二取向层具有分子指向矢方向呈周期性环形渐变分布的控制图形，所述控制图形包括多个同心分布的取向位错环，所述取向位错环内的分子指向矢与所述取向位错环外的分子指向矢之间的角度差为90°，且所述控制图形包括具有圆形达曼光栅特征的周期性重复的所述取向位错环，一个周期内的所述取向位错环的数量为C2，其中，C2＞1；

在所述第一取向层和所述第二取向层之间制备液晶层。