CN106959547B - 一种液晶光束偏折与扫描器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液晶光束偏折与扫描器，包括液晶楔形盒、液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合、以及四分之一波片；液晶楔形盒相对设置的两基板之间设有液晶层，且在两基板邻近液晶层的一侧均设置有指向矢方向均一排布的光控取向膜，液晶层分子平行于第一基板均匀排布；液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合具有平行设置的两基板、液晶层和液晶聚合物，在两基板邻近液晶层侧设有分子指向矢方向均一排布的光控取向膜，在邻近液晶聚合物层侧设有分子指向矢方向渐变分布且呈周期性的光控取向膜；四分之一波片用于将线偏振光转换为圆偏振光。通过本发明的液晶光束偏折与扫描器可实现大角度范围内连续光束偏折与扫描。

Description

一种液晶光束偏折与扫描器及方法

技术领域

本发明涉及光束偏折与扫描技术领域，具体涉及一种液晶光束偏折与扫描器及方法。

背景技术

近年来,有关光的整形与调控越来越引起人们的关注。特别是光束的偏折与扫描，一直是大家研究的热点，无论在科学研究，还是生产生活方面，都有着非常关键的作用。如，可广泛应用于光学操控、激光加工、光通讯等方面，因此光束偏折与扫描器的研究具有重要的现实意义。

现有技术中，常采用特定机械装置，通过其转动来控制光束偏折的方向。该技术面临诸多缺点，包括整体装置复杂、体积庞大、操作难度高，效率有限，可控角度范围小，成本高等。

本发明可改进上述提到的缺点，实现操作简便、低成本、易集成，高效率、低能耗的光束偏折与扫描。

发明内容

本发明提供一种液晶光束偏折与扫描器及方法，可实现大角度范围内连续的、高效、低成本、集成化的光束偏折与扫描。

本发明所公开的液晶光束偏折与扫描器，包括：液晶楔形盒、液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合、以及四分之一波片；

液晶楔形盒为楔形结构，具有沿水平方向的第一基板、和第一基板相对设置的第二基板、位于两基板之间的第一液晶层；其中，在两基板邻近第一液晶层的一侧均设置有光控取向膜，光控取向膜分子指向矢方向均一排布，并控制第一液晶层分子平行于第一基板均匀排布；通过液晶楔形盒，使偏振方向平行于第一液晶层分子均一取向方向的线偏振入射光经液晶楔形盒第一基板至第二基板后产生线性变化的倾斜相位分布，光束发生偏折，故，可通过加电调节实现小角度的光束连续扫描；

液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合具有平行设置的第三基板和第四基板、位于第三基板和第四基板之间的第二液晶层、涂覆在一基板远离液晶层侧的液晶聚合物，其中，在第三基板和第四基板邻近第二液晶层的一侧及邻近液晶聚合物层的一侧均设置有光控取向膜，邻近液晶聚合物层的光控取向膜的分子指向矢方向渐变分布且呈周期性，邻近第二液晶层的光控取向膜的分子指向矢方向均一排布，并控制所述第二液晶层中的液晶分子平行基板均匀排布；可调液晶半波片可用于电控开关调节；故，液晶聚合物偏振光栅结合可调液晶半波片即可实现大角度的光束动态偏折；

四分之一波片用于将线偏振光转换为圆偏振光。

进一步的，液晶楔形盒内设有用于支撑第一液晶层的间隔粒子，且位于液晶楔形盒同一侧的间隔粒子大小相同，边缘两侧的间隔粒子不同大小，以实现液晶楔形盒的楔形结构。

进一步的，液晶楔形盒的扫描角度大于等于液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射角的度数，以填补液晶聚合物偏振光栅衍射级次之间的空白；而正负一级衍射角的度数由液晶聚合物偏振光栅的周期大小控制。

进一步的，液晶楔形盒可实现光束连续扫描的角度范围通过选择不同双折射率液晶材料或改变楔形结构两侧的厚度差的来调节。

进一步的，邻近液晶聚合物层的光控取向膜的分子指向矢方向渐变且具有周期性，每个渐变周期为取向膜分子指向方向从0°渐变到180°。

进一步的，液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片针对目标波长均满足目标波长的半波条件，使得衍射效率达到最大，零级完全抑制，入射圆偏振光时只存在某个一级衍射级次。

进一步的，液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片的组合至少为两层，每一层的排布方向一致且呈级联排布，并形成一个整体结构。

进一步的，多层级联的液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合中，多层级联的液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合中，各层偏振光栅的周期大小呈等比数列、且沿入射光传播方向依次减小，使得最终多个衍射级次之间均匀相差的角度等于第一级(周期最大)液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射级之间的度数，实现光束的等间隔偏折。

使得最终多个衍射级次之间均匀相差的角度等于第一级液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射级之间的度数。

进一步的，在使用时，液晶楔形盒倾斜一定角度使得偏振方向平行于液晶楔形盒液晶层分子均一取向方向的线偏振入射光经楔形盒后的扫描角度的最大或最小偏折对应光线垂直照射到四分之一波片上，经过一四分之一波片转为圆偏振光，进而垂直入射至液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合，从而实现大角度的连续扫描。

进一步的，液晶楔形盒和可调液晶半波片的组合中的液晶层材料为普通正性向列相液晶或特种液晶材料。

本发明还公开一种光束偏折与扫描方法，使用上述任意一种液晶光束偏折与扫描器进行光束偏折和扫描。

进一步的，通过结合两套本发明白所公开的一维的液晶光束偏折与扫描器，并正交放置，还可以用于二维空间扫描。

有益效果：

(1)通过对液晶楔形盒加电调节可实现小角度的光束连续扫描，且其扫描角度可通过选择不同双折射率液晶材料或楔形结构两侧厚度来控制。

(2)通过液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片的组合实现大角度的光束动态偏折，偏折角度可通过液晶聚合物偏振光栅的光栅周期进行控制。

(3)采用多级联的液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片的组合，不同层级液晶聚合物偏振光栅周期不同，结合可开关液晶半波片，可实现更大角度、多级次之间的光束动态偏折；并可通过控制各偏振光栅的周期大小实现光束的等间隔偏折。

(4)液晶楔形盒、液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片的组合和四分之一波片的结合使用，结合了小角度精确连续扫描和大角度光束偏折，能完成一定范围大角度内的连续扫描或偏折，从而实现高效、低成本、低能耗、集成化的光束偏折与扫描。

(5)本发明所公开的液晶光束偏折与扫描器还可应用于二维空间的扫描。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种液晶光束偏折与扫描器中液晶楔形盒的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的液晶楔形盒的光束偏折的电控扫描；

图3为本发明实施例二提供的一种液晶光束偏折与扫描器中液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的一级组合的剖面结构示意图，和液晶聚合物偏振光栅的液晶分子排布的俯视示意图；

图4为本发明实施例二提供的液晶聚合物偏振光栅的制备光路结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的一级组合的电控光束偏折；

图6为本发明实施例四提供的两级液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合级联的电控光束偏折；

图7为本发明实施例五提供的一种液晶光束偏折与扫描器使用时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本发明实施例提供了一种液晶光束偏折与扫描器，其中液晶楔形盒的剖面结构示意图如图1所示，液晶楔形盒包括：相对设置的两基板11(沿水平方向的基板为第一基板，倾斜方向的基板为第二基板)，基板由导电ITO玻璃制成，ITO电极一侧朝内，夹着位于两基板之间的液晶层14；其中，两基板之间设置有间隔粒子13，以支撑液晶层14；两基板11邻近液晶层14的一侧分别设置有光控取向膜12，两层光控取向膜的分子指向矢方向均一排布，并控制液晶层14中的液晶分子平行于第一基板均匀排布。

在此，需要说明的是，本实施例中液晶楔形盒的两基板11之间通过两侧所设间隔粒子13的大小不等(同一侧的间隔粒子相同)，以形成楔形结构。间隔粒子13的大小差异可通过理论计算得到。因为盒厚的不同，导致偏振方向平行于液晶层14的液晶分子均一取向方向入射的线偏振光，经液晶楔形盒后，产生线性变化的倾斜相位分布，光束发生偏折；偏折角度与入射光的波长、入射光所感知到的有效折射率、楔形盒两侧厚度差等因素相关，不同大小的偏折角度即对应不同的扫描范围。因为液晶的电调特性，若灌入正性向列相液晶，调节电压可改变有效折射率。对应的，通过改变楔形盒两侧厚度差，或者选择不同双折射率的液晶材料等方法来控制偏折角度。故，通过液晶楔形盒即可实现一定角度范围内的光束连续精确扫描。

图2为本发明实施例一提供的液晶楔形盒的光束偏折的电控扫描具体示例，需要说明的是，入射线偏光的偏振方向平行于液晶分子均一取向的方向。不加电时，入射光感知到的折射率是异常光折射率(沿液晶分子长轴方向的折射率)，产生较大的倾斜位相分布，光束偏折角度最大，如图2-1；随着施加电压的逐渐增大，正性向列相液晶倾向于电场线方向排布，液晶逐渐竖起来，直至垂直于下基板排列，此时入射光感知到的折射率是寻常光折射率(沿液晶分子短轴方向的折射率)，产生较小的倾斜位相分布，光束偏折角度最小，如图2-2。通过施加一定的电压，可以控制入射光在这两种极端条件的偏折角度之间，从而实现精确的小角度光束连续扫描，如图2-3。

在此，需要进一步说明的是，优选的，为配合后续级联液晶聚合物的大角度光束偏折，可以使得加电扫描角度等于液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射角之间的度数(当多层级联时为第一级液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射角之间的度数)，用以填补液晶聚合物偏振光栅衍射级次之间的空白。液晶楔形盒实现的角度扫描范围，可通过所采用液晶的双折射率来计算得到。

本发明实施例一还提供了一种液晶楔形盒的制备方法，包括如下操作：

(1)在第一基板和第二基板的一侧形成光控取向膜。

可选的，在形成光控取向膜之前，为增加光控取向膜与第一基板和第二基板的ITO一侧的浸润性和粘附性，用洗液(丙酮、酒精等混合试剂)进行超声清洗30分钟，然后再用超纯水超声清洗两次，各10分钟，再在120℃烘箱中烘干40分钟后，进行UVO(紫外臭氧)清洗30分钟。

可选地，在第一基板和第二基板的一侧形成光控取向膜，可以采用下列方式：

将光控取向材料旋涂在第一基板和第二基板的ITO一侧，旋涂参数为：低速旋涂5秒，转速800转/分钟，高速旋涂40秒，转速3000转/分钟；

将旋涂有光控取向材料的第一基板和第二基板退火10分钟，退火温度为100℃，以形成光控取向膜。

(2)在第一基板两侧设置所设计的大小不同的间隔粒子，并与第二基板封装，其中第一基板的光控取向膜一侧与第二基板的光控取向膜一侧相对设置。

(3)对封装成的液晶空盒均匀曝光，以使第一基板和第二基板的分子指向矢方向沿同一方向均一排布。

光控取向膜的分子指向矢可通过诱导光的偏振方向进行设定，通过线偏振诱导光对液晶盒两基板的光控取向膜进行均匀曝光，以使得两基板的光控取向膜的分子指向矢方向均一排布。

(4)在第一基板和第二基板之间灌注液晶层，第一基板的光控取向膜和第二基板的光控取向膜控制液晶层中的液晶分子由第一基板至第二基板呈平行均匀排布。

光控取向膜对邻近的液晶层中的液晶分子具有锚定作用，因此，第一基板的分子指向矢呈均一排布的光控取向膜锚定液晶层中邻近第一基板的液晶分子，使得邻近第一基板的液晶分子均一排布，第二基板的光控取向膜锚定液晶层中邻近第二基板的液晶分子，使得邻近第二基板的液晶分子也均一排布，因此第一基板光控取向膜和第二基板光控取向膜控制液晶层中的液晶分子由第一基板至第二基板呈平行均匀排布。

实施例二

本发明实施例提供了一种液晶光束偏折与扫描器，其中液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的一级组合的剖面结构示意图如图3-1所示，包括：相对设置的两基板33(远离液晶聚合物31的为第一基板，邻近液晶聚合物31的为第二基板)，基板33由导电ITO玻璃制成，ITO电极一侧朝可调液晶半波片层一侧，夹着位于两基板33之间的液晶层34；第二基板上表面涂覆一层液晶聚合物31，在两基板33邻近液晶层34和液晶聚合物层31的一侧分别设置有光控取向膜32；邻近液晶聚合物层31的光控取向膜32的分子指向矢方向渐变且具有周期性，每个渐变周期为光控取向膜32的分子指向方向从0°渐变到180°，液晶聚合物偏振光栅的液晶分子排布的俯视示意图如图3-2所示；邻近液晶层34的上下两基板内侧的光控取向膜32的分子指向矢方向均一排布，控制液晶层34中的液晶分子由第一基板至第二基板呈平行均匀排布。

可见，第二基板外侧的聚合物层构成了组合中的液晶聚合物偏振光栅，第二基板及以下的结构具有均一取向的液晶盒是即是可调液晶半波片，通过共用的第二基板将两者集成一体。而实际中，液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片既可制作集成为一个整体结构来使用，也可相互独立通过组合分离器件来使用；本发明优选采用一体化的整体结构，因为这样更利于减小器件的厚度，也能更稳定地控制偏折效果。

本发明实施例还提供了一种液晶聚合物偏振光栅的制备方法，包括如下操作：

(1)单片基板形成光控取向膜，

具体步骤同实施例一，此处不再赘述。

(2)双光束偏振干涉曝光，

可选的，采用马赫-曾德尔干涉光路，图4为本发明实施例二提供的液晶聚合物偏振光栅的制备光路结构示意图。两束相干光的光强与偏振态非常重要，因此，在分束棱镜之后，增加偏振片用来调节两束光的相对光强，两个四分之一波片分别产生两束正交的圆偏振光；可选的，两束光的光强都为5.5mw，且两束光的圆偏振态正交；

需要注意的是，样品所在平面应与两束入射光角平分线垂直，样品背后应贴上黑色胶带以防止样品后表面的反射所产生的干涉。为了获得良好的光栅织构，在将样品放置在曝光区域后，需要在曝光之前让光学平台静置5分钟，曝光时间为20分钟左右，曝光期间不能触碰光学平台，这或将影响光栅织构。

(3)基于单片基板取向后，在上面旋涂液晶聚合物，通过改变液晶聚合物浓度(溶质与溶剂的比例)、调节旋涂转速，控制液晶聚合物聚合后的厚度，从而达到目标波长的半波条件；

可选的，将溶液(25％浓度)旋涂于光控取向膜之上；旋涂的速度和时间分别为4000转/分钟，30秒；

将所得基板置于80℃的热台上烘烤2分钟以蒸发溶剂；然后，取下基板使其冷却；将所得基板置于365nm波长的LED灯(10mw/cm2)下照射2分钟，完成聚合。

在此，需要说明的是，液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片，可针对目标波长设计，均为半波片的光学厚度，使得液晶聚合物偏振光栅衍射效率达到最大，零级完全抑制，入射圆偏振光时只存在某个一级衍射级次。结合可调液晶半波片的加电调节，实现在不同衍射级次之间的光束偏折动态调控。

本发明实施例还提供了一种液晶半波光学厚度的检测方法，通过偏光显微镜和光谱仪准确判断，包括如下操作：

(1)关闭光源，设置Dark state(暗态)；

(2)将显微镜偏振片设置成互相垂直的状态；

(3)旋转样品，找到样品最暗态，记录角度；

(4)将样品旋转45°，设置Bright state(亮态)；

(5)将显微镜的检偏器从与起偏器相互垂直的状态转到互相平行的状态；

(6)使用Reference(参考)模式，寻找波谷的位置；波谷的中心波长既满足半波条件的波长。

在此，需要进一步说明的是，可调液晶半波片的制备方法可由本发明实施例一中液晶楔形盒的制备方法类推得到，本发明实施例不再赘述，唯一区别在于可调液晶半波片的两侧间隔粒子尺寸相同，盒厚均匀。

实施例三

本发明实施例提供了一种液晶光束偏折与扫描器，其中液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的一级组合的电控光束偏折如图5所示。对于偏振光栅，入射光为线偏振时，在满足半波条件下，零级被完全抑制，只存在正负一级衍射级次，效率分别为50％，偏振态为相互正交的圆偏振；当入射光变为圆偏振，只存在一个偏振态与入射光正交的圆偏振的一级衍射级次，效率为100％。

基于该原理，液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片针对目标波长设计均为半波片的光学厚度，使得液晶聚合物偏振光栅的衍射效率达到最大，零级完全抑制，入射圆偏振光时只存在某个一级衍射级次。具体可在液晶聚合物偏振光栅(液晶聚合物)一侧层叠一可调液晶半波片，不加电时，入射左旋圆偏振，经半波片变为右旋圆偏振，再照射到液晶聚合物偏振光栅上，衍射到左侧一级级次上，光束向左偏折；若施加一定的电压，使得液晶半波片处于关态，此时，入射的左旋圆偏振经过这样一个均匀介质层，偏振态不发生改变，再照射到液晶聚合物偏振光栅上，衍射到右侧一级级次上，光束向右偏折。故，可通过可调液晶半波片的电控开关调节，即可实现光束在正负一级两个衍射级次之间的极高效率动态调节。

实施例四

本发明实施例还提供级联排布的两级甚至多级的液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合，其电控光束偏折效果如图6所示的两级级联。这里需要说明的是，第二层级(入射光传播由前到后经过第一、第二级)的液晶聚合物偏振光栅的周期是第一层级偏振光栅的一半，使得最终4个衍射级次之间均匀相差的角度等于第一个(周期最大)液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射级之间的度数，实现光束的等间隔偏折。类比于单个偏振光栅与半波片组合的情况，两层级级联时，两个液晶半波片单独调节，分别控制满足开关态的组合，共四种情况，相应的光束衍射情况如图6所示，可实现在4个衍射级次之间的动态切换。

在本发明实施例的基础上，类似的，多层级联所述液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合，分别独立加电控制可调液晶半波片的开关，不同层级半波片的开关影响最终级联的液晶聚合物偏振光栅的光束偏折位置。在此，需要进一步说明的是，液晶聚合物偏振光栅周期大小呈等比数列、沿入射光传播方向依次减小，使得最终多个衍射级次之间均匀相差的角度等于第一级(周期最大)液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射级之间的度数，实现光束的等间隔偏折。

实施例五

本发明实施例提供了一种组合的液晶光束偏折与扫描器，图7为本发明实施例提供的该液晶光束偏折与扫描器组合结构示意图。在本发明实施例一、二、三、四的基础上，液晶楔形盒第一基板和第二基板邻近液晶层的一侧设置有光控取向膜，取向膜分子指向矢方向均一排布，加电调节实现小角度的光束连续扫描；液晶聚合物偏振光栅基板一侧设置有光控取向膜，设定区域的分子指向矢方向渐变分布且呈周期性，不同层级液晶聚合物偏振光栅周期不同，结合可开关液晶半波片，实现大角度、多级次之间的光束偏折。

本发明实施例相对设置的液晶楔形盒、四分之一波片、多层级联的液晶聚合物偏振光栅与液晶半波片组合，可结合小角度精确连续扫描和大角度光束偏折，组合起来共同完成一定范围大角度内的连续扫描或偏折，从而实现高效、低成本、低能耗、集成化的光束偏折与扫描。

需要说明的是，为配合级联液晶聚合物的大角度光束偏折，液晶楔形盒实现的角度扫描范围(如可通过所采用液晶的双折射率来计算得到)，使得加电扫描角度等于所述第一级液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射角之间的度数，用以填补液晶聚合物偏振光栅衍射各级次之间的空白；在使用时，倾斜液晶楔形盒，使得液晶楔形盒扫描角度的最大或最小偏折对应光线垂直照射到后端级联器件上。入射液晶楔形盒为平行于液晶楔形盒液晶层液晶分子取向方向的线偏振光，经过一四分之一波片转为圆偏振光，进而垂直入射级联液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片。

对于二维空间扫描，可结合两套一维的该器件并正交放置，根据上述各实施例可类推得到，本发明实施例不再赘述。

在此，需要进一步说明的是，本发明上述实施例中的可电调液晶层采用的材料为普通正性向列相液晶，但不局限于此。如若采用双频、蓝相、铁电等特种液晶材料，可提高液晶盒的开关响应速度，实现更快速的光束偏折与扫描。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种液晶光束偏折与扫描器，其特征在于，包括：液晶楔形盒、液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合、以及四分之一波片；

所述液晶楔形盒为楔形结构，具有沿水平方向的第一基板、和第一基板相对设置的第二基板、位于两基板之间的第一液晶层，其中，在两基板邻近第一液晶层的一侧均设置有光控取向膜，所述光控取向膜分子指向矢方向均一排布，并控制第一液晶层分子平行于第一基板均匀排布；

所述液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合具有平行设置的第三基板和第四基板、位于第三基板和第四基板之间的第二液晶层、涂覆在第三基板远离第二液晶层侧的液晶聚合物，其中，在第三基板和第四基板邻近第二液晶层的一侧及邻近液晶聚合物层的一侧均设置有光控取向膜，邻近液晶聚合物层的光控取向膜的分子指向矢方向渐变分布且呈周期性，邻近第二液晶层的光控取向膜的分子指向矢方向均一排布，并控制所述第二液晶层中的液晶分子平行基板均匀排布；

所述四分之一波片用于将线偏振光转换为圆偏振光。

2.根据权利要求1所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于，所述液晶楔形盒内设有用于支撑第一液晶层的间隔粒子，且位于同一侧的间隔粒子大小相同，边缘两侧的间隔粒子不同大小。

3.根据权利要求1所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于，液晶楔形盒的扫描角度大于等于所述液晶聚合物偏振光栅的正负一级衍射角的度数。

4.根据权利要求1所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于，液晶楔形盒可实现光束连续扫描的角度范围是通过选择不同双折射率液晶材料或改变楔形结构两侧的厚度差来调节。

5.根据权利要求1所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于，所述邻近液晶聚合物层的光控取向膜的分子的每个渐变周期为取向膜分子指向方向从0°渐变到180°。

6.根据权利要求1所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于,所述液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片针对目标波长均满足目标波长的半波条件，使得衍射效率达到最大，零级完全抑制，入射圆偏振光时只存在某个一级衍射级次。

7.根据权利要求1所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于,液晶聚合物偏振光栅和可调液晶半波片的组合至少为两层，每一层的排布方向一致且呈级联排布，并形成一个整体结构。

8.根据权利要求7所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于,多层级联的液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合中，各层偏振光栅的周期大小呈等比数列、且沿入射光传播方向依次减小。

9.根据权利要求1所述的液晶光束偏折与扫描器，其特征在于，使用时，液晶楔形盒倾斜一定角度，使得偏振方向平行于液晶楔形盒液晶层分子均一取向方向的线偏振入射光经楔形盒后的扫描角度的最大或最小偏折对应光线垂直照射到四分之一波片上，经过一四分之一波片转为圆偏振光，进而垂直入射至液晶聚合物偏振光栅与可调液晶半波片的组合，从而实现大角度的连续扫描。

10.一种光束偏折与扫描方法，其特征在于，使用权利要求1至9任意一项所述的液晶光束偏折与扫描器进行光束偏折和扫描。