[发明专利]一种快速响应的中红外液晶光学相控阵

说明书

本发明公开一种快速响应的中红外液晶光学相控阵，应用于电子器件领域，针对现有技术实现相控阵器件的快速响应，最直接的方法就是降低液晶盒的盒厚，但直接降低盒厚，无法同时满足器件能够实现2π的相移量的技术问题；本发明采用两个平行的高反射率的光学增反膜层构成法布里‑珀罗腔中的平行平板，利用法布里‑珀罗腔(FP腔)效应，实现两平行平板间的多光束干涉，能够保证相控阵器件有2π的相移量；采用本发明的结构实现了降低中红外液晶光学相控阵器件的盒厚提高响应速度，快速响应的效果。

技术领域

本发明属于电子器件领域，特别涉及一种中红外液晶光学相控技术。

背景技术

液晶光学相控阵作为激光雷达扫描系统的重要组成部分，具有分辨率高、准确度高、电控可编程的优点。中红外是重要的大气窗口，同时也是军用红外探测器的主要工作区域。中红外液晶光学相控阵的波束扫描作为最先进的非机械波束扫描机制，采用中红外液晶作为其功能材料，将相控波束扫描技术拓展到3～5微米的中红外波段，能够解决中红外激光雷达快速波位切换、高精度指向等问题。

中红外液晶光学相控阵采用高透过率玻璃基底，高透过率导电薄膜和低吸收的液晶材料，将相控阵的工作频谱范围拓展到3～5微米，实现对中红外波段工作激光的非机械式扫描。目前，中红外液晶光学相控阵的响应时间在百毫秒量级，在实际激光雷达探测系统中，其适用范围很大程度受到其较慢响应能力的限制。如何实现具备快速响应能力的中红外液晶光学相控阵，是目前研究者共同的追求。实现相控阵器件的快速响应，最直接的方法就是降低液晶盒的盒厚，但直接降低盒厚，无法同时满足器件能够实现2π的相移量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种快速响应的中红外液晶光学相控阵，从器件设计角度出发，降低器件盒厚以提高液晶的响应速度，同时利用法布里-珀罗腔(FP腔)效应实现2π的相移量，满足整体相控阵的相关性能。

本发明采用的技术方案为：一种快速响应的中红外液晶光学相控阵，其结构从上往下包括：第一中波透明玻璃基底层、第一中波透明导电膜层、第一高反射率的光学增反膜层、第一取向层、第二取向层、第二高反射率的光学增反膜层、第二中波透明导电膜层、第二中波透明玻璃基底层；第一高反射率的光学增反膜层与第二高反射率的光学增反膜层构成法布里-珀罗腔中的平行平板。

中红外激光垂直入射液晶光学相控阵器件，能够在FP腔内多次反射，每次反射都会产生一个附加相移量，附加相移的叠加就能够保证整个中红外液晶光学相控阵器件有2π的相移。

液晶分子层位于第一取向层和第二取向层之间，液晶分子层的内部喷洒相同高度的间隔子进行支撑；第一基板与第二基板边缘通过边框胶进行密封封装。

所述液晶分子层的内部喷洒相同高度的间隔子进行支撑。

所述间隔子的大小根据快速响应的条件确定。

本发明的有益效果：采用两层平行的高反射率的光学增反膜层构成法布里-珀罗腔中的平行平板，基于法布里-珀罗腔(FP腔)效应，当中红外激光垂直入射液晶光学相控阵器件，能够在FP腔内多次反射，每次反射都会产生一个附加相移量，附加相移的叠加就能够保证整个中红外液晶光学相控阵器件有2π的相移；采用本发明的相控阵设计降低了中红外液晶光学相控阵器件的盒厚，提高了响应速度，达到快速响应的目的；同时高反射率的光学增反膜构成的法布里-珀罗腔(FP腔)能够保证相控阵器件有2π的相移量，能够对透射激光进行控制。

附图说明

图1为本发明的快速响应中红外液晶光学相控阵器件装置结构图；

图2为本发明中红外液晶光学相控阵器件形成法布里-珀罗腔(FP腔)的干涉原理图；

图3为本发明盒厚为5微米的相控阵器件的透射光相位角与液晶折射率之间的关系曲线图；