[发明专利]一种超表面硅基液晶复合空间光调制器

说明书

本发明公开了一种超表面硅基液晶复合空间光调制器，涉及微纳光学领域，包括硅基液晶空间光调制器和超表面微纳芯片，硅基液晶空间光调制器其用于在接收入射光波后，将其反射的光波偏转一定的角度后进行输出，以完成第一次相位调制；超表面微纳芯片用于接收所述硅基液晶空间光调制器输出的光波，并将接收到的光波按照预设的位相梯度进行透射，以完成第二次相位调制。本发明提供的超表面硅基液晶复合空间光调制器，光束偏转角度较大，从而实现大角度范围对光场进行调控，适用范围更广。

技术领域

本发明涉及微纳光学领域，具体涉及一种超表面硅基液晶复合空间光调制器。

背景技术

硅基液晶空间光调制器(Liquid Crystal on Silicon，简称LCOS-SLM)可以根据所需的空间模式，对入射光波的相位及波前进行精密的调控，因此，硅基液晶空间光调制器LCOS-SLM在激光加工、三维显微镜观察、光通信技术等领域均有着非常广泛的应用。

现有技术中，硅基液晶空间光调制器LCOS-SLM主要由装有驱动像素电路的硅基板、带透明电机的玻璃基板和夹于两者之间的液晶层构成，且液晶层包括若干液晶像素单元，通过对液晶像素单元施加电压控制液晶分子的排列方向，从而改变透过液晶分子的光的光程，进而对照射到各个像素单元上的光束的位相进行调控。

然而，由于传统的硅基液晶空间光调制器LCOS-SLM的光束偏转角度θ＝λ/Δ,其中λ是入射激光光波的波长，Δ是液晶分子的尺寸，在光通信频段，光束的偏转角度限制在约5度的范围内，无法适用于大角度偏转的需求，从而极大地限制了其应用功能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种超表面硅基液晶复合空间光调制器，光束偏转角度较大，从而实现大角度范围对光场进行调控，适用范围更广。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种超表面硅基液晶复合空间光调制器，包括：

硅基液晶空间光调制器，其用于在接收入射光波后，将其反射的光波偏转一定的角度后进行输出，以完成第一次相位调制；

超表面微纳芯片，其用于接收所述硅基液晶空间光调制器输出的光波，并将接收到的光波按照预设的位相梯度进行透射，以完成第二次相位调制。

在上述技术方案的基础上，所述超表面微纳芯片包括：

介质衬底；

若干超表面微纳共振单元，其设于所述介质衬底靠近所述硅基液晶空间光调制器的一侧，且所有所述超表面微纳共振单元按照预设的位相梯度进行设计。

在上述技术方案的基础上，所述超表面微纳共振单元为纳米砖结构。

在上述技术方案的基础上，所有所述超表面微纳共振单元周期性阵列分布。

在上述技术方案的基础上，所述硅基液晶空间光调制器的反射面和所述超表面微纳芯片的透射面呈一定夹角。

在上述技术方案的基础上，第一次相位调制的偏转角度为Δθ1，第二次相位调制的偏转角度为Δθ2，Δθ1Δθ2。

在上述技术方案的基础上，至少部分所述超表面微纳共振单元的尺寸不同。

在上述技术方案的基础上，所述硅基液晶空间光调制器包括装有驱动像素电路的硅基板、带透明电机的玻璃基板和夹于所述硅基板和玻璃基板之间的液晶层。

在上述技术方案的基础上，所述液晶层包括若干液晶像素单元。

在上述技术方案的基础上，所有所述液晶像素单元阵列分布。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的超表面硅基液晶复合空间光调制器，光束偏转角度较大，从而实现大角度范围对光场进行调控，适用范围更广。