[发明专利]二维周期非对称光栅光学器件及电子设备

说明书

该发明涉及一种二维周期非对称光栅光学器件及电子设备，所述二维周期非对称光栅光学器件包括：衬底；形成于所述衬底表面的周期性排布的至少一组二维光栅点阵；所述二维光栅点阵的至少一个周期满足预设条件，所述预设条件包括垂直入射的第一光线在空气中的衍射角度大于90°，在所述二维周期非对称光栅光学器件内的衍射角度小于90°。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种二维周期非对称光栅光学器件及电子设备。

背景技术

在白光LED照明中，人们用波长400-505纳米左右的蓝光光源通过泵浦黄色荧光粉而产生白光。长期的蓝紫光照射对人眼十分有害，尤其是波长在450纳米以下的蓝紫光对人眼视觉功能几乎没有贡献，却是人眼病变的祸首。

蓝紫光波长短、频率大、能量高，能够穿透人眼晶状体直达视网膜，对其造成损害。人眼长期处于过度曝光下，会引起眼干、眼痛、视力下降、黄斑病变和白内障等。

为了避免蓝紫光对眼睛的损害，现在主要采用滤光膜技术进行有害无益波长的波过滤。现有的蓝光过滤膜主要采用两种方案，它们却又产生了各自的缺陷：①利用黄色荧光粉吸收蓝光，这种方式过滤光谱过宽，会造成色差，影响视觉效果；②利用真空镀膜技术制作多层反射膜反射蓝光，阻止蓝光透射；但同时，它也会反射环境光中的蓝紫光进到人眼，反而损伤眼睛。

现有技术中，还常用一维光栅来使得入射的蓝紫色横电场偏振光-TE光(电场垂直于光栅线条)产生波导共振沿着波导横向传播，从而在透射方向上形成透射谷进而达到过滤有害蓝紫光的目的。这种方法只要控制一维光栅的周期、形貌和占空比，就可实现对蓝紫光的处理，但是一维光栅结构只能有效过滤TE偏振光，其只能在工作波段内产生单一共振波长，因此过滤的光谱范围较窄，影响过滤效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维周期非对称光栅光学器件及电子设备，能够提供在不同方向的衍射级，从而产生不同波长的波导共振透射谷，扩展光谱过滤的波段，达到更高效的过滤效果，有效过滤或阻止蓝紫光的透射以降低显示屏或者光源的照射对人眼的损害。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二维周期非对称光栅光学器件，包括：衬底；形成于所述衬底表面的周期性排布的至少一组二维光栅点阵；所述二维光栅点阵中的点阵单元在两个周期方向上的宽度大小不等，和/或，所述二维光栅点阵的周期大小不等；至少存在一个所述宽度或一个所述周期满足预设条件，所述预设条件包括垂直所述二维周期非对称光栅光学器件入射的第一光线在空气中的衍射角度大于90°，在所述二维周期非对称光栅光学器件内的衍射角度小于90°。

可选的，满足所述预设条件的光栅级数为(±1，0)、(0，±1)和(±1，±1)中的至少三者之二。

可选的，所述二维光栅点阵的高度大于或等于20nm，小于或等于800nm，且所述二维光栅点阵在两个周期方向上的周期大小均小于或等于505nm，所述二维光栅点阵中各个点阵单元在两个周期方向上的宽度分别为对应的周期大小的0.1至0.9倍，从而在预设条件下至少两个周期方向各自产生波长小于505nm的两个波导共振，且共振波长处的透射效率最低。

可选的，所述二维光栅点阵的高度大于或等于20nm，小于或等于800nm，且所述二维光栅点阵的一个周期小于或等于505nm，另外一个周期大于505nm；所述二维光栅点阵中各个点阵单元在两个周期方向上的宽度分别为对应的周期大小的0.1至0.9倍，通过控制两个周期的夹角使得他们的合矢量满足入射的第一光线在空气中的衍射角度大于90°，且在所述二维周期非对称光栅光学器件内的衍射角度小于90°，从而在预设条件下周期小于505nm的周期方向和两个周期的合矢量(±1，±1)衍射方向产生波长小于505nm的波导共振，且共振波长处的透射效率最低。

可选的，所述二维光栅点阵中的点阵单元呈矩形分布、三角形分布、蜂窝状分布或准晶分布中的至少一种。