[发明专利]一种产生环形结构光的装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种产生环形结构光的装置及其制备方法，该装置包括依次设置的氦氖激光器、偏振片、液晶盒、LED紫外光源和CCD；所述液晶盒包括表面涂覆有取向膜的两层基板，间隔粒子和液晶层，所述间隔粒子放置在两层取向膜相对的基板间，形成填充空间用于注入液晶层；所述环形结构光的产生方法包括可重构液晶超结构体系的制备、光路搭建、环形结构光的获取三个部分。本发明利用液晶材料实现了环形结构光的产生，该种通过可重构液晶超结构体系实现振幅型结构光产生的方法具有简单快捷、灵活可靠、成本低廉、可重构便集成等优点。

技术领域

本发明涉及一种产生结构光的装置及其制备方法，尤其涉及一种产生环形结构光的装置及其制备方法。

背景技术

结构光在光学领域中一直受到广泛的研究，通过调控高斯光束的相位、振幅或偏振等参数可以产生不同的结构光场。结构光场因其具有独特的光学特性，在光成像、光通信、光计算、显微检测、材料加工、微粒操纵等领域中均展出巨大潜力。

目前，产生结构光的一般方法是利用透镜、波片、超构表面等光学器件的组合，但是，这些光学元器件的结构是固定不变的，因而对光的调制效果不可调谐。而且产生结构光的方法依赖于复杂、庞大的光学系统，使得特定结构光的产生变得相当困难。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种能产生环形结构光的装置，该装置利用可重构手性液晶超结构体系产生振幅型结构光，以实现环形结构光的获取；本发明的另一目的在于提供一种所述装置用于产生环形结构光的制备方法。

技术方案：本发明所述的产生环形结构光的装置，包括依次设置的氦氖激光器、偏振片、液晶盒、LED紫外光源和CCD；所述液晶盒包括表面涂覆有取向膜的两层基板，间隔粒子和液晶层，所述间隔粒子放置在两层取向膜相对的基板间，形成填充空间用于注入液晶层。

优选地，该装置还包括1/4波片，所述1/4波片设在偏振片和液晶盒之间。

优选地，所述两层基板中的其中一层基板，其表面取向膜侧的液晶分子指向呈周期性排列，在单位周期内，分子指向矢指向从0°到180°渐变，分子指向矢分布满足其中α(x)表示在x轴不同位置的分子指向，A为周期；所述两层基板中的另一层基板，其表面取向膜侧的液晶分子指向呈垂直于基板排列。

优选地，所述取向膜的材料选自表面活性剂、摩擦取向剂、光交联材料、光降解材料或光致顺反异构材料中的一种。

优选地，所述两层取向膜的材料分别为偶氮类光控取向材料4，4’-二重(4-羟基-3-羧基-偶氮苯基)对二氨基联苯(联苯胺)-2，2’-二磺酸钠(SD1)和N，N-二甲基-N-[3-(三甲氧硅)丙基]氯化十八烷基铵(DMOAP)。

优选地，所述间隔粒子为球形微米粒子。

优选地，所述取向膜包括第一取向膜和第二取向膜；

所述第一取向膜的制备方法为：

将该取向膜材料均匀旋涂在基板上，退火；然后对取向膜进行取向处理，通过控制线偏振光曝光时的偏振方向来照射取向膜内的分子，使得该取向膜内的分子沿着与线偏振光方向垂直的方向排列。

所述第二取向膜的制备方法为：

将第二基板在取向剂溶液中浸泡，冲洗，退火，在第二基板上形成对液晶分子具有垂直取向效果的第二取向膜。

优选地，所述氦氖激光器的功率为0.3-0.5mw，所述LED紫外光源的功率为50-100μw。

利用所述装置产生环形结构光的方法，该方法是将所述氦氖激光器和LED紫外光源同时打开，使所述氦氖激光和LED紫外光同时照射在液晶盒，通过CCD拍摄得到环形结构光图案。