本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種偏振艾里液晶模板的制備方法的流程示意圖；
[0044]圖11為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種對(duì)光控取向膜進(jìn)行多步重疊曝光的方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0046]實(shí)施例一
[0047]本發(fā)明實(shí)施例提供一種偏振艾里液晶模板，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種偏振艾里液晶模板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述偏振艾里液晶模板包括:相對(duì)設(shè)置的第一基板11和第二基板12，以及位于所述第一基板11和第二基板12之間的液晶層13 ;其中，所述第一基板11與所述第二基板12之間設(shè)置有間隔粒子14，以支撐所述液晶層13 ;所述第一基板11和第二基板12近鄰所述液晶層13的一側(cè)設(shè)置有光控取向膜15，所述光控取向膜15具有分子指向矢方向呈周期性漸變分布的立方相位控制圖形，所述立方相位控制圖形每個(gè)周期的寬度從所述控制圖形的中心區(qū)域向兩邊逐漸遞減，所述光控取向膜的立方相位控制圖形控制所述液晶層中的液晶分子指向矢呈周期性0° -180°漸變分布，以使照射在所述偏振艾里液晶模板的入射光轉(zhuǎn)換為艾里光束。圖2為液晶指向矢方向呈周期性0° -180°漸變分布的模擬示意圖，如圖2所示，示例性的設(shè)置周期為L，每個(gè)周期內(nèi)的液晶指向矢方向呈0° -180°漸變分布，圖中由暗到亮表示液晶指向矢方向從0°漸變?yōu)?80°。例如在一個(gè)周期L內(nèi)，立方相位控制圖形使光控取向膜的分子指向矢方向從0°漸變?yōu)?80°。圖3為液晶指向矢方向呈周期性0° -180°漸變分布的俯視示意圖，如圖3所示，在光控取向膜的錨定作用下，由于，立方相位控制圖形使光控取向膜的分子指向矢方向從0°漸變?yōu)?80°，因此光控取向膜15使液晶層13中的液晶分子的指向矢呈周期性0° -180°漸變分布(圖1和圖3僅示例出一個(gè)周期內(nèi)的液晶分子的指向矢排布情況)。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例通過在所述第一基板和第二基板上設(shè)置光控取向膜，且所述光控取向膜上設(shè)置有分子指向矢方向呈周期性漸變分布的立方相位控制圖形，所述立方相位控制圖形每個(gè)周期的寬度從所述控制圖形的中心區(qū)域向兩邊逐漸遞減，所述光控取向膜的立方相位控制圖形控制所述液晶層中的液晶分子指向矢呈周期性0° -180°漸變分布，以使照射在所述偏振艾里液晶模板的入射光轉(zhuǎn)換為艾里光束。由于所述偏振艾里液晶模板無需電極，因此可以在強(qiáng)光條件下產(chǎn)生艾里光束，并且本發(fā)明實(shí)施例提供的偏振艾里液晶模板結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高。研宄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用脈沖光對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所述的偏振艾里液晶模板進(jìn)行強(qiáng)光測試時(shí)，測得所述偏振艾里液晶模板在600個(gè)脈沖照射下(脈沖光參數(shù):0.5J/cm2, 1064nm, 10ns, 1Hz)，所述偏振艾里液晶模板中液晶層的液晶分子依然可以保持原有取向，并且經(jīng)強(qiáng)光測試后，所述偏振艾里液晶模板產(chǎn)生的艾里光束質(zhì)量不變。
[0049]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，可選的，所述立方相位控制圖形的每個(gè)周期可以包括一個(gè)弧形結(jié)構(gòu)，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種立方相位控制圖形的示意圖，如圖4所示，所述立方相位控制圖形的每個(gè)周期包括一個(gè)弧形結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述立方相位控制圖形的每個(gè)周期包括一個(gè)弧形結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板的入射光可轉(zhuǎn)換為二維艾里光束。
[0050]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，可選的，所述立方相位控制圖形的每個(gè)周期可以為直線形結(jié)構(gòu)，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種立方相位控制圖形的示意圖，如圖5所示，所述立方相位控制圖形的每個(gè)周期為直線形結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述立方相位控制圖形的每個(gè)周期為直線形結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板的入射光可轉(zhuǎn)換為一維艾里光束。
[0051]進(jìn)一步的，在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，可以控制間隔粒子的尺寸調(diào)整第一基板和第二基板之間的距離，以實(shí)現(xiàn)入射光在所述偏振艾里液晶模板中的尋常光和非尋常光的相位差等于η，這樣設(shè)置的好處是，當(dāng)入射光在所述偏振艾里液晶模板中的尋常光和非尋常光的相位差等于π時(shí)，入射光照射到所述偏振艾里液晶模板后出射的光束只有艾里光束，艾里光束的產(chǎn)生效率為100%，避免了電極的使用。
[0052]進(jìn)一步的，在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上，可選的，所述的偏振艾里液晶模板中液晶層的材料為向列相液晶、雙頻液晶或鐵電液晶中的任意一種，具體可根據(jù)實(shí)際需求選擇相應(yīng)的液晶層的材料，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限制。
[0053]圖6a_圖6d為本發(fā)明實(shí)施例提供的偏振艾里液晶模板產(chǎn)生的艾里光束光斑形貌示意圖。本發(fā)明實(shí)施例提供的偏振艾里液晶模板對(duì)入射光的波長沒有限制，可實(shí)現(xiàn)任意波長入射光的艾里光束的轉(zhuǎn)換。并且對(duì)于入射光的不同偏振狀態(tài)，可以產(chǎn)生不同偏振模式的艾里光束。如圖6a所示，當(dāng)入射光為線偏振時(shí)，入射光經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換為兩支艾里光束，分別為左旋圓偏振態(tài)和右旋圓偏振態(tài)，且兩支艾里光束的光強(qiáng)強(qiáng)弱相同。如圖6b所示，當(dāng)入射光為橢圓偏振時(shí)，入射光經(jīng)所述偏振艾里液晶模板也可以轉(zhuǎn)換為兩支艾里光束，分別為左旋圓偏振態(tài)和右旋圓偏振態(tài)，但兩支艾里光束的光強(qiáng)強(qiáng)弱不同。如圖6c和圖6d所示，當(dāng)入射光為圓偏振時(shí)，入射光經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換為一支艾里光束，其中圖6c中入射光為右旋圓偏振，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換為一支左旋圓偏振艾里光束；其中圖6d中入射光為左旋圓偏振，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換為一支右旋圓偏振艾里光束。圖7為艾里光束光強(qiáng)隨入射光的偏振狀態(tài)的變化曲線圖，其中橫坐標(biāo)為四分之一波片的快軸方向與偏振片的起偏方向的夾角Θ，縱坐標(biāo)為艾里光束歸一化強(qiáng)度。如圖7所;入射光為線偏振時(shí)(四分之一波片的快軸方向與偏振片的起偏方向的夾角Θ為0°或90° )，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換的艾里光束為兩支，歸一化強(qiáng)度均為50%。當(dāng)入射光為左旋圓偏振(四分之一波片的快軸方向與偏振片的起偏方向的夾角Θ為45° )，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換為一支右旋圓偏振艾里光束，右旋圓偏振艾里光束的歸一化強(qiáng)度為100%。當(dāng)入射光為右旋圓偏振時(shí)(四分之一波片的快軸方向與偏振片的起偏方向的夾角Θ為135° )，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換為一支左旋圓偏振艾里光束，左旋圓偏振艾里光束的歸一化強(qiáng)度為100%。當(dāng)入射光為橢圓偏振時(shí)(四分之一波片的快軸方向與偏振片的起偏方向的夾角Θ為0°?45°之間、45°?90°之間、90°?135°之間、135°?180°之間(未示出))時(shí)，經(jīng)所述偏振艾里液晶模板轉(zhuǎn)換為兩支圓偏振艾里光束，但兩支艾里光束的歸一化強(qiáng)度不同。本發(fā)明實(shí)施例提供的偏振艾里液晶模板具有偏振選擇性，通過選擇不同的入射光偏振性，可以獲得不同偏振狀態(tài)以及不同數(shù)量的的艾里光束，可滿足其在光學(xué)微粒操控、等離子體通道的產(chǎn)生、表面等離子體激元的誘導(dǎo)、電子加速、軍事光子彈、生物醫(yī)療科學(xué)、大氣科學(xué)等眾多研宄領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
[0054]進(jìn)一步的，所述光控取向膜的的立方相位控制圖形可擦寫，所述光控取向膜的材料為偶氮染料，使該偏振艾里液晶模板可重復(fù)利用，通過擦寫光控取向膜上的立方相位控制圖形，可實(shí)時(shí)變更偏振艾里液晶模板的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生多種模式的艾里光束。
[0055]實(shí)施例二
[0056]本發(fā)明實(shí)施例二還提供一種艾里光