一种基于随机位相差的液晶退偏器及确定其偏振度的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于随机位相差的液晶退偏器及确定其偏振度的方法，包括光学玻璃基板和光学玻璃盖板，所述光学玻璃盖板设置在所述光学玻璃基板的第一表面，在所述第一表面设置微刻蚀坑阵列；所述微刻蚀坑阵列内灌注有液晶材料；所述液晶材料内液晶分子排列成层，沿所述第一表面的法线方向分层，不同层的液晶分子的长轴方向不同；以改进传统退偏器的设计方法，提供一种对任意偏振态入射激光都能获得较好的空间退偏效果的新型退偏器。好的空间退偏效果的新型退偏器。好的空间退偏效果的新型退偏器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机位相差的液晶退偏器及确定其偏振度的方法


[0001]本专利技术涉及光学器件
，具体而言，涉及一种基于随机位相差的液晶退偏器及确定其偏振度的方法。

技术介绍

[0002]随着光电技术的发展，光电探测系统已成为获取信息的重要手段，在红外遥感、天文观测、医疗检测等领域都得到了广泛应用，由于大部分光电探测器都具有偏振敏感性，为了得到高精度的探测结果，一般需要在探测器前放置退偏器来消除光线偏振态对探测的影响。传统的Loyt型退偏器基于双折射晶体制成，能够应用于窄谱光束的退偏，但退偏度对于器件厚度和光程差的改变响应较为敏感，且基于楔形结构的退偏器退偏效果受到楔形角度的限制。此外微小阵列结构的退偏器具有良好的退偏效果，此类退偏器由一组具有固定位相差且光轴随机分布的波片组成。通过优化波片厚度，使得微刻蚀结构单元满足半波条件，从而实现空间退偏。目前的各类退偏器件大多为固定位相差型退偏器，此类退偏器可对入射线偏振光实现较好的退偏效果，但基于摩擦取向技术、光控取向技术或纳米柱的液晶退偏器制备工艺较为复杂，同时器件口径受限，对于不同波长的激光，还需要重新优化液晶盒厚或加以电压以满足半波条件。为解决这一问题，需要一类结构简单，对于不同波长以及偏振态的激光均能实现较好的退偏效果的退偏器。
[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于随机位相差的液晶退偏器及确定其偏振度的方法，以改进传统退偏器的设计方法，提供一种对任意偏振态入射激光都能获得较好的空间退偏效果的新型退偏器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于随机位相差的液晶退偏器，包括光学玻璃基板和光学玻璃盖板，所述光学玻璃盖板设置在所述光学玻璃基板的第一表面，在所述第一表面设置微刻蚀坑阵列；所述微刻蚀坑阵列内灌注有液晶材料；所述液晶材料内液晶分子排列成层，沿所述第一表面的法线方向分层，不同层的液晶分子的长轴方向不同。
[0005]进一步的，所述微刻蚀坑阵列的厚度呈均匀随机分布。
[0006]进一步的，所述微刻蚀坑阵列的厚度在2
‑
60之间。
[0007]进一步的，每个微刻蚀坑内液晶分子排列成层，不同层的液晶分子的长轴方向不同，排列呈螺旋状结构。
[0008]进一步的，所述液晶材料为手性材料R811与向列型液晶材料E7的均匀混合物。
[0009]进一步的，所述微刻蚀坑阵列中每个微刻蚀坑的像素尺寸为50。
[0010]一种确定上述任一项所述的基于随机位相差的液晶退偏器的偏振度的方法，包括：确定所述退偏器的退偏效果，并基于所述退偏效果建立所述退偏器的激光传输模型；基于所述激光传输模型，分析出射光的偏振态特征，确定不同波长、入射角度与偏振态下入射光束在衍射传播过程中的偏振态变化情况；其中，所述偏振态特征为偏振度；基于所述偏振
态特征、所述偏振态变化情况和实际光路影响，确定所述退偏器的设计参数；基于所述设计参数搭建实验光路，确定所述退偏器的偏振度。
[0011]进一步的，求解所述偏振度的公式为：其中，DOP表示偏振度，Q表示激光在坐标轴的x和y方向上的偏振情况，表示激光在
°
和
°
方向上的偏振情况，表示激光的偏振光状态，所述偏振光状态为右旋圆偏振光或左旋圆偏振光，I表示正比于入射激光光强。
[0012]进一步的，还包括基于所述偏振态特征，确定微刻蚀坑的尺寸。
[0013]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本专利技术中一些实施例提供的一种基于随机位相差的液晶退偏器，可以优化传统退偏器件结构，在退偏方面达到更优效果，可以对宽光谱和任意偏振态的入射激光实现空间退偏。
[0014]本专利技术中一些实施例提供的一种确定退偏器的偏振度的方法采用新的模型分析手段对偏振效果进行分析，为退偏器的理论分析和设计提供新的参考依据，有效解决光通信中由光的偏振带来的不利影响。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一些实施例提供的基于随机位相差的液晶退偏器的示例性三维透视图；图2为本专利技术一些实施例提供的基于随机位相差的液晶退偏器的示例性侧视图；图3为本专利技术一些实施例提供的基于随机位相差的液晶退偏器的示例性俯视透视图；图4为本专利技术一些实施例提供的确定基于随机位相差的液晶退偏器偏振度的方法的示例性流程图；图5为单一改变某一量后电场TE分量随光束通过退偏器的距离的变化情况的示意图；图5中a为波长等于400nm时的示意图，b为波长等于635nm时的示意图，c为波长等于1053nm时的示意图，d为螺距等于300nm时的示意图，e为螺距等于470nm时的示意图，f为o光折射率为1.5时的示意图，g为光折射率为1.6时的示意图；图标：1
‑
光学玻璃盖板，2
‑
光学玻璃基板，3
‑
微刻蚀坑，4
‑
液晶分子，5
‑
微刻蚀坑阵列。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0017]图1为本专利技术一些实施例提供的基于随机位相差的液晶退偏器的示例性三维透视图。图2为本专利技术一些实施例提供的基于随机位相差的液晶退偏器的示例性侧视图。图3为本专利技术一些实施例提供的基于随机位相差的液晶退偏器的示例性俯视透视图。如图1、图2和图3所示，本专利技术提供的一种基于随机位相差的液晶退偏器，包括光学玻璃基板2和光学玻璃盖板1，所述光学玻璃盖板1设置在所述光学玻璃基板2的第一表面，在所述第一表面设置微刻蚀坑阵列5；所述微刻蚀坑阵列5内灌注有液晶材料；所述液晶材料内液晶分子4排列成层，沿所述第一表面的法线方向分层，不同层的液晶分子4的长轴方向不同，呈螺旋状排列。
[0018]光学玻璃盖板的大小与光学玻璃基板的第一表面的大小相当。
[0019]在一些实施例中，所述微刻蚀坑阵列5的厚度呈均匀随机分布。入射激光通过时将分解为微光束，设置厚度随机分布的刻蚀坑，可以对微光束引入随机的相位延迟，实现对出射光的相位调制，若偏振态变化的空间频率足够大，则在空间上通过叠加作用进行平均积分，实现退偏效果。例如，可以利用微刻蚀技术在光学玻璃基板2上进行刻蚀，形成厚度随机分布的刻蚀坑。在一些实施例中，所述微刻蚀坑阵列5的厚度在2
‑
60之间。
[0020]在一些实施例中，每个微刻蚀坑3内液晶分子排列成层。每个微刻蚀坑内不同层的液晶分子4的长轴方向排列成螺旋状结构。通过设置螺旋状结构的液晶分子，引入了旋光作用。通过使用该退偏器，出射端分散的微光束进行叠加达到空间匀化，实现对一定宽度波长范围的入射偏振光的退偏。
[0021]根据灌注的液晶材料的种类，可以分为向列型器件和胆甾型器件。在一些实施例中，所述液晶材料为手本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于随机位相差的液晶退偏器，其特征在于，包括光学玻璃基板和光学玻璃盖板，所述光学玻璃盖板设置在所述光学玻璃基板的第一表面，在所述第一表面设置微刻蚀坑阵列；所述微刻蚀坑阵列内灌注有液晶材料；所述液晶材料内液晶分子排列成层，沿所述第一表面的法线方向分层，不同层的液晶分子的长轴方向不同。2.根据权利要求1所述的基于随机位相差的液晶退偏器，其特征在于，所述微刻蚀坑阵列的厚度呈均匀随机分布。3.根据权利要求2所述的基于随机位相差的液晶退偏器，其特征在于，所述微刻蚀坑阵列的厚度在2
‑
60之间。4.根据权利要求1所述的基于随机位相差的液晶退偏器，其特征在于，每个微刻蚀坑内液晶分子排列成层，不同层的液晶分子的长轴方向不同，排列呈螺旋状结构。5.根据权利要求1所述的基于随机位相差的液晶退偏器，其特征在于，所述液晶材料为手性材料R811与向列型液晶材料E7的均匀混合物。6.根据权利要求1所述的基于随机位相差的液晶退偏器，其特征在于，所述微刻蚀坑阵列中每个微刻蚀坑的像素尺寸为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蓉竹，张雨琪，李欣博，郑润东，刘诗莹，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：