温度控制的矢量涡旋光束探测器及其制备方法、探测装置与流程

技术特征：

1.一种温度控制的矢量涡旋光束探测器，其特征在于，包括级联的第一液晶盒和第二液晶盒；

所述第一液晶盒包括相对设置的第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的温度控制的第一旋向胆甾相液晶层，所述第一基板朝向所述第二基板的一侧设置有第一取向层，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧设置有第二取向层；

所述第二液晶盒包括相对设置的第三基板、第四基板以及位于所述第三基板和所述第四基板之间的温度控制的第二旋向胆甾相液晶层，所述第三基板朝向所述第四基板的一侧设置有第三取向层，所述第四基板朝向所述第三基板的一侧设置有第四取向层；

其中，所述第一取向层、所述第二取向层、所述第三取向层、所述第四取向层具备相同的取向方向，所述第一取向层、所述第二取向层、所述第三取向层、所述第四取向层具有分子指向矢呈周期性渐变分布的控制图形，所述控制图形形成多个同心圆环的部分区域，沿所述同心圆环的半径方向，液晶分子指向矢呈0°-180°周期性渐变分布，以形成基于胆甾相液晶的弯曲渐变光栅。

2.根据权利要求1所述的矢量涡旋光束探测器，其特征在于，所述液晶分子指向矢的分布满足：

α表示所述液晶分子指向矢的方位角，Λ表示光栅周期，y0表示控制图形中心到同心圆环圆心的相对位移。

3.根据权利要求1所述的矢量涡旋光束探测器，其特征在于，所述第一旋向胆甾相液晶层为左旋胆甾相液晶层，所述第二旋向胆甾相液晶层为右旋胆甾相液晶层，或者所述第一旋向胆甾相液晶层为右旋胆甾相液晶层，所述第二旋向胆甾相液晶层为左旋胆甾相液晶层。

4.根据权利要求3所述的矢量涡旋光束探测器，其特征在于，所述第一旋向胆甾相液晶层包括温度控制的左旋胆甾相液晶材料，所述第二旋向胆甾相液晶层包括温度控制的右旋胆甾相液晶材料，或者所述第一旋向胆甾相液晶层包括温度控制的右旋胆甾相液晶材料，所述第二旋向胆甾相液晶层包括温度控制的左旋胆甾相液晶材料。

5.根据权利要求1所述的矢量涡旋光束探测器，其特征在于，所述第一液晶盒还包括位于所述第一基板和所述第二基板之间的第一间隔粒子，所述第一间隔粒子用于支撑所述第一基板和所述第二基板，形成所述第一旋向胆甾相液晶层的填充空间；

所述第二液晶盒还包括位于所述第三基板和所述第四基板之间的第二间隔粒子，所述第二间隔粒子用于支撑所述第三基板和所述第四基板，形成所述第二旋向胆甾相液晶层的填充空间；

其中，沿垂直所述第一基板和所述第二基板的方向，所述第一间隔粒子的延伸长度大于或者等于所述第一旋向胆甾相液晶层中液晶分子螺距的10倍，沿垂直所述第三基板和所述第四基板的方向，所述第二间隔粒子的延伸长度大于或者等于所述第二旋向胆甾相液晶层中液晶分子螺距的10倍。

6.根据权利要求5所述的矢量涡旋光束探测器，其特征在于，所述第一间隔粒子包括石英微球和石英柱中的至少一种，所述第二间隔粒子包括石英微球和石英柱中的至少一种。

7.一种温度控制的矢量涡旋光束探测装置，其特征在于，包括矢量涡旋光束产生单元、第一分束单元、第二分束单元、第一温度控制单元、第二温度控制单元、第一接收屏、第二接收屏以及权利要求1～6任一所述的矢量涡旋光束探测器；

所述矢量涡旋光束产生单元用于输出待测量的矢量涡旋光束；

所述第一分束单元设置于所述矢量涡旋光束产生单元的输出端，所述矢量涡旋光束探测器的第一液晶盒位于所述第一分束单元的第一输出端，所述第一接收屏位于所述第一分束单元的第二输出端，所述第一液晶盒反射的光束经过所述第一分束单元后被所述第一接收屏接收；

所述第二分束单元设置于所述第一液晶盒和所述矢量涡旋光束探测器的第二液晶盒之间，所述第二液晶盒位于所述第二分束单元的第一输出端，所述第二接收屏位于所述第二分束单元的第二输出端，所述第二液晶盒反射的光束经过所述第二分束单元后被所述第二接收屏接收；

所述第一温度控制单元用于控制所述第一液晶盒的温度，以调制所述第一液晶盒的布拉格反射带，所述第二温度控制单元用于控制所述第二液晶盒的温度，以调制所述第二液晶盒的布拉格反射带。

8.一种温度控制的矢量涡旋光束探测器的制备方法，用于制备权利要求1～6任一所述的矢量涡旋光束探测器，其特征在于，包括：

提供第一基板、第二基板、第三基板和第四基板，所述第一基板和所述第二基板相对设置，所述第三基板和所述第四基板相对设置；

在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧形成第一取向层，在所述第二基板朝向所述第一基板的一侧形成第二取向层，在所述第三基板朝向所述第四基板的一侧形成第三取向层，在所述第四基板朝向所述第三基板的一侧形成第四取向层；

在所述第一基板和所述第二基板之间制备温度控制的第一旋向胆甾相液晶层，形成第一液晶盒，在所述第三基板和所述第四基板之间制备温度控制的第二旋向胆甾相液晶层，形成第二液晶盒；

级联所述第一液晶盒和所述第二液晶盒，形成矢量涡旋光束探测器；

其中，所述第一取向层、所述第二取向层、所述第三取向层、所述第四取向层具备相同的取向方向，所述第一取向层、所述第二取向层、所述第三取向层、所述第四取向层具有分子指向矢呈周期性渐变分布的控制图形，所述控制图形形成多个同心圆环的部分区域，沿所述同心圆环的半径方向，液晶分子指向矢呈0°-180°周期性渐变分布，以形成基于胆甾相液晶的弯曲渐变光栅。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧形成第一取向层，在所述第二基板朝向所述第一基板的一侧形成第二取向层，在所述第三基板朝向所述第四基板的一侧形成第三取向层，在所述第四基板朝向所述第三基板的一侧形成第四取向层，包括：

将取向材料旋涂在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧、所述第二基板朝向所述第一基板的一侧、所述第三基板朝向所述第四基板的一侧以及所述第四基板朝向所述第三基板的一侧；

对旋涂有取向材料的所述第一基板、所述第二基板、所述第三基板和所述第四基板进行退火，形成具有相同取向方向的第一取向层、第二取向层、第三取向层和第四取向层。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述第一基板和所述第二基板之间制备温度控制的第一旋向胆甾相液晶层，形成第一液晶盒，在所述第三基板和所述第四基板之间制备温度控制的第二旋向胆甾相液晶层，形成第二液晶盒之前，还包括：

在所述第一基板和所述第二基板之间形成第一间隔粒子，在所述第三基板和所述第四基板之间形成第二间隔粒子；

其中，沿垂直所述第一基板和所述第二基板的方向，所述第一间隔粒子的延伸长度大于或者等于第一旋向胆甾相液晶层中液晶分子螺距的10倍，沿垂直所述第三基板和所述第四基板的方向，所述第二间隔粒子的延伸长度大于或者等于第二旋向胆甾相液晶层中液晶分子螺距的10倍。

技术总结
本发明实施例公开了一种温度控制的矢量涡旋光束探测器及其制备方法、探测装置。其中矢量涡旋光束探测器包括级联的第一液晶盒和第二液晶盒；第一液晶盒包括相对设置的第一基板、第二基板及温度控制的第一旋向胆甾相液晶层，第一基板朝向第二基板的一侧设置有第一取向层，第二基板朝向第一基板的一侧设置有第二取向层；第二液晶盒包括相对设置的第三基板、第四基板及温度控制的第二旋向胆甾相液晶层，第三基板朝向第四基板的一侧设置有第三取向层，第四基板朝向第三基板的一侧设置有第四取向层；本发明实施例的技术方案，可以提高矢量涡旋光束探测的器件集成度、探测效率和探测波段可调性，实现圆偏振分量的选择性检测。

技术研发人员：陈鹏;张逸恒;胡伟;陆延青;徐飞;
受保护的技术使用者：南京大学;
技术研发日：2021.07.06
技术公布日：2021.10.01