[发明专利]一种基于楔形液晶结构产生结构光的方法

权利要求书

1.一种基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，包括：

选择具有双折射效应的液晶分子，利用取向层将液晶分子进行取向；

使得取向后液晶的上下表面具有一定夹角形成楔形液晶层，并确保制作的楔形液晶层中含有各向异性液晶结构；

入射光入射至各向异性液晶结构，使入射光斑中心与各向异性液晶结构的液晶中心重合，透过各向异性液晶结构液晶中心的出射光为结构光。

2.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，楔形液晶结构基于“三明治”液晶盒进行实现，其中，“三明治”液晶盒的制作过程，包括：

制备“三明治”液晶盒，其中，“三明治”液晶盒包括透明且厚度均匀的下层基底层和上透明覆盖层，“三明治”液晶盒预留有开口可供液晶灌入；

在“三明治”液晶盒的上透明覆盖层的底部和/或下层基底层结构顶部表面引入取向层；

将液态的液晶分子通过预留开口灌入取向处理后的“三明治”液晶盒中；

使取向后的液晶层为楔形状，即液晶上下表面呈现一定的角度，形成“三明治”楔形液晶结构。

3.根据权利要求2所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，采用两种方法使得液晶层为楔形状，包括：

第一：利用楔形状上透明覆盖层覆盖下层基底层使得灌入的液晶层为楔形状；

第二：采用厚度均匀的下层基底层和上透明覆盖层，在形成的液晶层通过引入间隔子调节，通过控制液晶盒中间隔子的厚度使得液晶层为楔形状。

4.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，取向采用机械摩擦取向或光取向。

5.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，通过采用取向层的各向异性图案特征调控液晶层的各向异性，进而改变出射光的偏振特征，出射光的偏振特征由各向异性液晶分子的空间排列特征决定，当液晶层被取向为柱型各向异性，透过液晶的两束出射矢量光的偏振方向为柱型，两个出射光分别为径向偏振和切向偏振。

6.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，还包括调控入射光的偏振状态，使得入射光为圆偏振光。

7.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，根据液晶在两个主轴方向折射率的色散关系，选用设定波长的单色光或多色光入射，入射圆偏光所允许的波长范围应当满足该波长下液晶在两个主轴方向上的折射率存在一定的差异，即液晶层在倾斜界面处发生两个方向上的双折射，其中，楔形液晶上下表面的倾角差越大，两个出射光的偏离角越大。

8.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，两个出射矢量光所携带的相位拓扑荷数与入射圆偏振光的旋性以及入射光所携带的相位拓扑荷数有关。

9.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，分子的空间取向角与空间方位角θ的关系可表示为其中k液晶分子取向角随空间位置取向角的变化速度，当k(θ)不是整数正负1时，此时分子的取向方式较为复杂，即视为复杂柱型各项异性，复杂柱各向异性取向通过光直写的方式配合控制光的偏振态来实现，当入射光通过复杂柱型各向异性取向后，两个出射光则为高阶结构光。

10.根据权利要求1所述的基于楔形液晶结构产生结构光的方法，其特征在于，各向异性液晶分子排列为阵列型排列，入射光斑能够照射液晶取向区域阵列时，此时出射光为多结构光束形成的阵列；或者，多束入射光一起照射通过一个或多个液晶取向区域，此时出射光为多束结构光。