[发明专利]一种完美涡旋光产生器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种完美涡旋光产生器及其制备方法，所述完美涡旋光产生器包括：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，本发明提供的完美涡旋光产生器相比于现有技术中的完美涡旋光产生器，光束质量和器件集成度显著提高。

技术领域

本发明实施例涉及完美涡旋光技术领域，尤其涉及一种完美涡旋光产生器及其制备方法。

背景技术

完美涡旋光具有光斑大小不随拓扑荷变化而变化的显著特征，即不同拓扑荷的涡旋光具有相同的光斑强度分布，这对涡旋光的实际应用是极具意义的。

现有技术中完美涡旋光器主要包括空间光调制器和超材料器件，但是，这两种方法面临着诸多问题。前者设备复杂、价格昂贵，产生的光束质量和效率受限，后者制备加工难度极高、光束转化效率较低。

发明内容

本发明提供一种完美涡旋光产生器及其制备方法，以提高完美涡旋光产生器的光束质量和器件集成度。

第一方面，本发明实施例提供了一种完美涡旋光产生器，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°。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，所述第一取向层和所述第二取向层均为光控取向层。

进一步的，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。

进一步的，所述光控取向层的厚度为L1，其中，30nm≤L1≤50nm。

进一步的，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。

进一步的，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。

第二方面，本发明实施例还提供了一种完美涡旋光产生器的制备方法，该方法包括：

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；