一种透-反式光学器件及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种透-反式光学器件，其特征在于，包括一基于分段扭曲的各向异性膜，所述各向异性膜包括依次层叠的第一液晶聚合物层、取向层和第二液晶聚合物层；所述第一液晶聚合物层包括多个周期的液晶螺旋，用于对入射光偏振解耦，同时使反射光加载预设相位；所述取向层用于阻断所述第一液晶聚合物层中的液晶分子指向矢对所述第二液晶聚合物层的影响，并控制所述第二液晶聚合物层中的初始液晶分子指向矢；所述第二液晶聚合物层包括液晶分子指向矢镜像对称的第一液晶聚合物子层和第二液晶聚合物子层，所述第二液晶聚合物层用于通过相位补偿的方式实现光束的偏振转化。2.根据权利要求1所述的透-反式光学器件，其特征在于，沿所述第一液晶聚合物层指向所述第二液晶聚合物层的方向，液晶分子指向矢的角度φ满足：其中，p为所述液晶螺旋的螺距，a为所述第一液晶聚合物层的厚度，b-a为所述第一液晶聚合物子层的厚度，c-b为所述第二液晶聚合物子层的厚度，α为所述第一液晶聚合物层远离所述取向层一侧表面的液晶分子指向矢的初始取向角度，β为所述第一液晶聚合物子层靠近所述取向层一侧表面的液晶分子指向矢的初始取向角度，δ为所述第一液晶聚合物子层和所述第二液晶聚合物子层的液晶分子指向矢扭曲角。3.根据权利要求2所述的透-反式光学器件，其特征在于，57
°
≤δ≤90
°
。4.根据权利要求1所述的透-反式光学器件，其特征在于，所述液晶螺旋的周期数的取值范围为5～100，所述液晶螺旋的周期定义为液晶分子指向矢旋转360
°
时沿光传播方向走过的距离。5.根据权利要求1所述的透-反式光学器件，其特征在于，所述液晶螺旋的旋向为左旋或右旋。6.根据权利要求1所述的透-反式光学器件，其特征在于，所述取向层的厚度范围为30nm～50nm。7.根据权利要求1所述的透-反式光学器件，其特征在于，所述第一液晶聚合物子层的厚度范围为1μm～20μm，所述第二液晶聚合物子层的厚度范围为1μm～20μm，所述第一液晶聚合物子层和所述第二液晶聚合物子层的厚度偏差小于两层厚度均值的10％。8.根据权利要求1所述的透-反式光学器件，其特征在于，所述第一液晶聚合物子层中的液晶呈左旋分布，所述第二液晶聚合物子层中的液晶呈右旋分布，或者所述第一液晶聚合物子层中的液晶呈右旋分布，所述第一液晶聚合物子层中的液晶呈左旋分布。9.根据权利要求1所述的透-反式光学器件，其特征在于，所述第一液晶聚合物层与所述第二液晶聚合物层采用相同或者不同的母体液晶材料，并掺入不同浓度手性剂实现螺旋周期以及旋性的不同，掺入手性剂浓度与手性剂螺旋扭曲力负相关。10.一种透-反式光学器件的制备方法，其特征在于，包括：
提供第一基板和第二基板；在所述第一基板靠近所述第二基板一侧形成第一取向层，在所述第二基板靠近所述第一基板一侧形成第二取向层，所述第一取向层和所述第二取向层包括预设的图案化取向；将所述第一基板和所述第二基板对准成盒，在所述第一基板和所述第二基板之间形成包括多个周期的液晶螺旋的第一液晶聚合物层；剥离所述第二基板，在所述第一液晶聚合物层远离所述第一基板的一侧形成取向层；在所述取向层远离所述第一液晶聚合物层一侧依次形成第一液晶聚合物子层和第二液晶聚合物子层，所述第一液晶聚合物子层和所述第二液晶聚合物子层的液晶分子指向矢镜像对称；将所述第一基板剥离，形成基于分段扭曲的各向异性膜的透-反式光学器件。

技术总结
本发明实施例公开了一种透-反式光学器件及其制备方法。光学器件包括一基于分段扭曲的各向异性膜，各向异性膜包括依次层叠的第一液晶聚合物层、取向层和第二液晶聚合物层；第一液晶聚合物层包括多个周期的液晶螺旋；取向层用于阻断第一液晶聚合物层中的液晶分子指向矢对第二液晶聚合物层的影响，并控制第二液晶聚合物层中的初始液晶分子指向矢；第二液晶聚合物层包括液晶分子指向矢镜像对称的第一液晶聚合物子层和第二液晶聚合物子层。本发明实施例的技术方案，实现宽带可定制、高光利用率和功能丰富的几何相位光学元器件，有望在光学计算、通讯、成像、信息显示和传感等领域得到应用，并推进现代光学元器件升级改造。并推进现代光学元器件升级改造。并推进现代光学元器件升级改造。


技术研发人员：胡伟 袁瑞 胡清
受保护的技术使用者：南京宁萃光学科技有限公司
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/7/11