CN117647918A - 一种制备液晶衍射元件的曝光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备液晶衍射元件的曝光装置，包括光源、扩束准直器、相位产生器和样品板；扩束准直器用于将光源发出的光转变为能量均匀的平行光；相位产生器将平行光产生所需相位，照射在样品板上，样品板上的光敏取向材料得到相位产生器产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件；样品板倾斜设置。本发明能够高效地制备得到液晶衍射元件，为快速、稳定、大规模的液晶衍射元件生产提供可能，有利于大规模推广应用，降低对环境的振动、温湿度等的高要求；曝光装置的曝光稳定性好，曝光时间短，通过转动样品板来改变曝光夹角，制备不同周期的光栅；设置第二反射镜，调节更准确，避免干涉；能调节曝光光束的偏振特性，使曝光能量翻倍。
Description
技术领域
本发明涉及液晶衍射元件制备装置，具体为一种制备液晶衍射元件的曝光装置。
背景技术
液晶除了应用于显示器外，还具有一些其它吸引人的特性，如相位调制和光图案化等特性。这些特性可用于动态调节光源的波面，并创建新的光子器件，如光栅和透镜。目前，基于液晶的衍射光学元件因其高效率、偏振选择性、开关能力和超薄外形尺寸等优势而受到越来越多的关注。与其他使用机械调制的设备相比，超薄液晶光学元件的厚度仅为几微米，结构紧凑、重量轻，并且具有电子调制能力。快速开关和精确的波前控制使这些液晶光学元件更加与众不同。这些独特的性能可用于应对AR/VR显示屏中的主要挑战，同时还能实现新颖的光子应用。
近几年随着光配向技术的发展，使得液晶分子指向矢的任意排布成为可能。目前，用于制备液晶偏振光栅（Liquid crystal polarization grating，LCPG）或透镜（LCPL）的曝光系统这些技术包括双光束干涉曝光、数字微镜装置（DMD）、激光写入和空间光调制器。双光束干涉曝光由于该系统制备的器件周期有两束光夹角确定，对于环境稳定性要求较高，并且光路器件较多，曝光能量损耗较多，对于工业级的大规模生产仍然是个巨大的挑战。DMD和其他光配向方法可用于制造图案化全息器件，但由于像素有限和制造时间较长，很难实现纳米特征尺寸的定向。因此，快速、稳定和大规模生产LCPG和LCPL的方法对于AR和VR等近眼显示应用至关重要。
如图1，现有的双光束干涉曝光方法的光路由单纵模激光器、二分之一波片、偏振分束器、四分之一波片、扩束准直器以及平面镜组成。两束相干光束在曝光平面（基板）处的夹角2θ r 决定了旋转周期长度的大小。这种曝光方法对环境的振动、温湿度等方面有较高的要求，并且分成两束光，元器件较多，对光能的损耗较强，最终达到样品板上的能量较弱，是一种实验室级光路，不适用于大规模快速生产。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种曝光稳定性好、降低曝光时间的制备液晶衍射元件的曝光装置。
技术方案：本发明所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，包括光源、扩束准直器、相位产生器和样品板；扩束准直器用于将光源发出的光转变为能量均匀的平行光；相位产生器将平行光产生所需相位，照射在样品板上，样品板上的光敏取向材料得到相位产生器产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件；样品板倾斜设置。
第一种相位产生器包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、二分之一波片、第一反射镜；平行光经过第一四分之一波片变成某一旋向的圆偏振光，穿过样品板后经过第二四分之一波片变成线偏振光，穿过二分之一波片后经过第一反射镜垂直反射回来经过二分之一波片和第二四分之一波片，二分之一波片和第二四分之一波片将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，与前一束手性相反的圆偏振光干涉。第一四分之一波片、第二四分之一波片和二分之一波片用于调节曝光光束的偏振特性，最终制备得到液晶偏振光栅（LCPG），该方法可以使曝光能量翻倍并且避免了双干束的不稳定性。
进一步地，样品板的光栅x方向上的周期Λx为：
，
其中，λr是光源的工作波长，θ为样品板与重力线方向的夹角。可以通过调节样品板的角度，获得不同的周期的LCPG。由于没有利用偏振分束器将光分成两路，能量损耗更小，曝光时间可以几乎减半，并且由于单一光束，抗振动性更强。
为了避免玻璃反射导致的干涉，即光束容易在样品板与第一反射镜之间产生干涉，第二种相位产生器包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、二分之一波片、第一反射镜、第二反射镜；平行光经过第一四分之一波片变成某一旋向的圆偏振光，经过第一反射镜、第二反射镜反射回来，经过二分之一波片和第二四分之一波片将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，照射在样品板上，最终制备得到液晶偏振光栅（LCPG）。由于第一相位产生器的光束在同一条直线上，调节偏振时需要将第一反射镜偏转细微角度，调节后再返回原来的角度，因此第二种相位产生器在调节光的偏振时更易操作，调节更准确。
进一步地，第三种相位产生器还包括透镜，透镜设置在第二四分之一波片、样品板之间，样品板位于透镜的两倍焦距处。透镜优选为透镜阵列，用于形成抛物线式的相位分布，最终制备得到阵列LCPL。
进一步地，样品板的相位分布为：
，
其中，λ为光源波长，r为透镜半径，f为透镜的焦距。
进一步地，透镜的焦距与曝光后的样品板焦距相同。LCPL具有轻薄、功耗低、易于驱动的特性，可以应用于便携显示设备中。
为了进一步精简曝光系统器件，第四种相位产生器包括PB相位光栅，PB（Pancharatnam−Berry）相位光栅设置在样品板朝向扩束准直器的一侧；PB相位光栅将来自光源的光分成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，即分成±1级两束光。器件越少，曝光装置更容易集成，受环境的影响更小，最终形成的图案效果相同。
进一步地，PB相位光栅的周期为曝光后的样品板的周期的两倍。
进一步地，PB相位光栅的透射矩阵可以由下式表示：
，
Γ为光波经过液晶所产生的动力学相位。
进一步地，为获得更大的曝光角，PB相位光栅设置多组，能够将来自光源的光分成角度更大的±1级两束光。
进一步地，光源为该装置所需的曝光光源，为紫外波段的激光器（如365nm激光器），蓝光波段的激光器（如457nm激光器或者460nm激光器），或者绿光波段的激光器（如532nm激光器）。
进一步地，扩束准直器由小孔滤波器以及双胶合透镜组成，完成对光束的滤波、扩束以及准直工作。
进一步地，样品板包括基板与涂覆在基板上的光敏取向材料，基板为玻璃、PET、PDMS、PMMA、PC中的一种或多种，光敏感材料为偶氮染料SD1、亮黄、刚果红、甲基红中的一种或多种。
上述制备液晶衍射元件的曝光装置的曝光方法，包括以下步骤：光源发射所需的曝光光源，扩束准直器用于将光源发出的曝光光源转变为能量均匀的平行光；相位产生器将平行光产生所需相位，照射在样品板上，样品板上的光敏取向材料得到相位产生器产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件。
进一步地，相位产生器包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、二分之一波片、第一反射镜；平行光经过第一四分之一波片变成某一旋向的圆偏振光，穿过样品板后经过第二四分之一波片变成线偏振光，穿过二分之一波片后经过第一反射镜垂直反射回来经过二分之一波片和第二四分之一波片，二分之一波片和第二四分之一波片将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，与前一束手性相反的圆偏振光干涉。
进一步地，相位产生器包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、二分之一波片、第一反射镜、第二反射镜；平行光经过第一四分之一波片变成某一旋向的圆偏振光，经过第一反射镜、第二反射镜反射回来，经过二分之一波片和第二四分之一波片，二分之一波片和第二四分之一波片将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，照射在样品板上。
进一步地，相位产生器还包括透镜，透镜设置在第二四分之一波片、样品板之间。
进一步地，相位产生器包括PB相位光栅，PB相位光栅设置在样品板朝向扩束准直器的一侧；PB相位光栅将来自光源的光分成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
进一步地，为获得更大的曝光角，PB相位光栅设置多组。
制备原理：利用相位产生器对曝光光场进行精准调控，例如曝光相位分布是线性变化的，则曝光后所形成的衍射元件一般为光栅形式；若曝光相位分布是抛物线，则会得到类似于透镜的衍射元件。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、能够高效地制备得到液晶衍射元件，为快速、稳定、大规模的液晶衍射元件生产提供了可能，有利于大规模推广应用，降低对环境的振动、温湿度等的高要求；
2、曝光装置的曝光稳定性好，曝光时间短，通过转动样品板来改变曝光夹角，从而能够制备不同周期的光栅；
3、设置第二反射镜，在调节光的偏振时更易操作，调节更准确，避免光束在样品板与反射镜之间产生干涉；
4、设置第一四分之一波片、第二四分之一波片和二分之一波片，能够调节曝光光束的偏振特性，使曝光能量翻倍并且避免了双干束的不稳定性。
附图说明
图1是双光束干涉曝光装置；
图2是本发明实施例1的结构示意图；
图3是本发明实施例1的曝光图案；
图4是本发明实施例2的结构示意图；
图5是本发明实施例3的结构示意图；
图6是本发明实施例3的曝光图案；
图7是本发明实施例4的结构示意图；
图8是本发明PB相位光栅307的分子取向示意图；
图9是本发明实施例5的结构示意图；
图10是本发明多组PB相位光栅307的分光示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2，制备单光束液晶光栅的曝光装置包括处于同一直线上的光源1、扩束准直器2、相位产生器3和样品板4。样品板4倾斜设置，其与重力线方向的夹角为θ。相位产生器3产生装置所需的特殊相位，照射在样品板4上，样品板4上的光敏取向材料会得到相位产生器3产生的相位，并进一步传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件。相位产生器3包括第一四分之一波片301、第二四分之一波片302、二分之一波片303和第一反射镜304，其中心处于同一直线上，扩束准直器2、第一四分之一波片301、第二四分之一波片302、二分之一波片303、第一反射镜304互相平行设置。光源1发出的光首先经过扩束准直器2进行滤波、扩束、准直，变成平行光；接着经过第一四分之一波片301变成某一旋向的圆偏振光（左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光），然后穿过样品板4后经过第二四分之一波片302，光束将变成线偏振光，穿过二分之一波片303后经过第一反射镜304垂直反射回来，再经过二分之一波片303和第二四分之一波片302，二分之一波片303和第二四分之一波片302将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光（右旋圆偏振光或者左旋圆偏振光），与前一束手性相反的圆偏振光干涉。
记其中右旋圆偏振光光场，，其中，右旋圆偏振光光场/>，，最终形成如图3所示的曝光图案。此时，曝光后的样品板4（单光束液晶光栅）x方向上的周期Λx取决于光束与样品板4垂线的夹角：
，
其中λr是光源1的工作波长。在这种曝光方法中，仅需转动样品板4即可改变曝光夹角θ，从而制备不同周期的光栅。这种光路没有利用偏振分束器将光分成两路，能量损耗更小，曝光时间可以几乎减半，并且由于单一光束，抗振动性更强。
光源1为该装置所需的曝光光源，可以为紫外波段的激光器如365nm激光器，可以为蓝光波段的激光器如457nm激光器或者460nm激光器，可以为绿光波段的激光器如532nm激光器。
扩束准直器2由小孔滤波器以及双胶合透镜组成，完成对光束的滤波、扩束以及准直工作，将光源1发出的光转变为能量均匀的平行光。样品板4主要包含基板与涂覆在上面的光敏取向材料，基板主要可以为玻璃、PET、PDMS、PMMA、PC中的一种或多种，光敏感材料主要可以为偶氮染料SD1、亮黄、刚果红、甲基红中的一种或多种。
可以调节该光路系统中的样品板4的角度，获得不同的周期的LCPG。
本实施例的曝光方法，包括以下步骤：光源1发射所需的曝光光源，经过扩束准直器2进行滤波、扩束、准直，变成平行光；接着经过第一四分之一波片301变成某一旋向的圆偏振光（左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光），然后穿过样品板4后经过第二四分之一波片302，光束将变成线偏振光，穿过二分之一波片303后经过第一反射镜304垂直反射回来，再经过二分之一波片303和第二四分之一波片302，二分之一波片303和第二四分之一波片302将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光（右旋圆偏振光或者左旋圆偏振光），与前一束手性相反的圆偏振光干涉。照射在样品板4上，样品板4上的光敏取向材料得到相位产生器3产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件LCPG。
实施例2
由于实施例1的这种光路第一反射镜304正对着样品板4，光束容易在样品板4与以第一反射镜304之间产生干涉。第二四分之一波片302、二分之一波片303需要利用第一反射镜304旋转一些角度去调节光束偏振，调完后再将第一反射镜304垂直于光束，因此在偏振上可能会存在许偏差。
为了进一步优化这种单光束光路，在实施例1所用结构的基础上，增加一个第二反射镜305，其余结构件与实施例1相同，如图4所示，相位产生器3包括第一四分之一波片301、第二四分之一波片302、二分之一波片303、第一反射镜304、第二反射镜305。光源1、扩束准直器2、第一四分之一波片301、样品板4的中心处于同一直线上，扩束准直器2、第一四分之一波片301互相平行，第二四分之一波片302、二分之一波片303互相平行且其中心处于同一直线上。第一反射镜304、第二反射镜305使光线经过一个三角形的轨迹后照射在样品板4上，第二反射镜305倾斜设置。第一反射镜304和第二反射镜305偏转角度之和为(π-2θ)/2，其中θ为曝光所需的曝光角。
平行光经过第一四分之一波片301变成某一旋向的圆偏振光，经过第一反射镜304、第二反射镜305反射回来；经过二分之一波片303和第二四分之一波片302将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，照射在样品板4上，最终制备得到LCPG。
本实施例的光路中，第二四分之一波片302、二分之一波片303在调节光的偏振时更易操作，调节更准确。
本实施例的曝光方法，包括以下步骤：光源1发射所需的曝光光源，经过扩束准直器2进行滤波、扩束、准直，变成平行光；接着经过第一四分之一波片301变成某一旋向的圆偏振光（左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光），经过第一反射镜304、第二反射镜305反射回来，经过二分之一波片303和第二四分之一波片302将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，照射在样品板4上，样品板4上的光敏取向材料得到相位产生器3产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件LCPG。
实施例3
如图5，本实施例在实施例2的基础上，在样品板4和第二四分之一波片302之间加入透镜306，样品板4位于透镜306的两倍焦距处。制备其他液晶衍射元件，如LCPL。通过曝光得到如图6所示的相位呈中心对称抛物线分布的图案，相位分布如下式所示：
，
其中λ、r、f分别为光源1波长、透镜306半径、透镜306的焦距。曝光后所得的LCPL的焦距是透镜306焦距相同。这种LCPL具有轻薄、功耗低、易于驱动的特性，可以应用于便携显示设备中。
透镜306可以改成为透镜306阵列，可以形成液晶偏振透镜306阵列。
本实施例的曝光方法，包括以下步骤：光源1发射所需的曝光光源，经过扩束准直器2进行滤波、扩束、准直，变成平行光；接着经过第一四分之一波片301变成某一旋向的圆偏振光（左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光），经过第一反射镜304、第二反射镜305反射回来，经过二分之一波片303、第二四分之一波片302将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，经过透镜306照射在样品板4上，样品板4上的光敏取向材料得到相位产生器3产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件LCPL。
实施例4
如图7，为进一步精简曝光系统器件，制备液晶衍射元件的曝光装置包括单个PB相位光栅307组成的相位产生器3、光源1、扩束准直器2、样品板4。光源1、扩束准直器2、PB相位光栅307、样品板4的中心处于同一直线上，扩束准直器2、PB相位光栅307、样品板4互相平行，PB相位光栅307与样品板4贴合在一起。
PB相位光栅307的分子排布如图8所示，PB相位光栅307的介质光轴沿x轴周期性变化。
PB相位光栅307的透射矩阵可以由下式表示：
，
Γ为光波经过液晶所产生的动力学相位。从透射矩阵中可以看出，可以得知共会产生三个级次出射光束，0级、+1级、-1级，其中一个保持原来的入射方向出射，即0级。当Γ=π时，即液晶层满足半波条件时，PB相位光栅307将来自光源1的线偏光5光分成±1级两束光，两束光分别为左旋圆偏振光6以及右旋圆偏振光7，如图8所示。最终，光源1发出的光首先经过扩束准直器2进行滤波、扩束，准直变成平行光，然后经过PB相位光栅307形成两束正交偏振的圆偏振光，即左旋圆偏振光6和右旋圆偏振光7。
对于垂直入射的光，衍射公式为：
，
其中θ out为±1级衍射光的衍射角，λ in为入射光波长，为PB相位光栅307的周期。θ out对应于光敏感材料的曝光角，这意味着曝光图案的周期Λx是/>的一半，即
。
光源1为该装置所需的曝光光源，可以为紫外波段的激光器如365nm激光器，可以为蓝光波段的激光器如457nm激光器或者460nm激光器，可以为绿光波段的激光器如532nm激光器。
扩束准直器2由小孔滤波器以及双胶合透镜组成，完成对光束的滤波、扩束以及准直工作，将光源1发出的光转变为能量均匀的平行光。样品板4主要包含基板与涂覆在上面的光敏取向材料，基板主要可以为玻璃、PET、PDMS、PMMA、PC中的一种或多种，光敏感材料主要可以为SD1、亮黄、刚果红、甲基红中的一种或多种。
本实施例的曝光方法，包括以下步骤：光源1发射所需的曝光光源，经过扩束准直器2进行滤波、扩束、准直，变成平行光（线偏光5）；接着线偏光5光分成±1级两束光，两束光分别为左旋圆偏振光6以及右旋圆偏振光7，照射在样品板4上，样品板4上的光敏取向材料得到相位产生器3产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件LCPG。
实施例5
如图9所示，为获得更大的曝光角，在实施例4的基础上，相位产生器3可以由多组PB相位光栅307组成，多组PB相位光栅307将来自光源1的光分成角度更大的±1级两束光，分别为左旋圆偏振光以及右旋圆偏振光。如图10所示，光源1发出的光首先经过扩束准直器2进行滤波、扩束，准直变成平行光，然后经过多组PB相位光栅307形成两束角度更大的正交偏振的圆偏振光，即左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，从而可以实现光栅周期更小的LCPG。
以上各实施例中，实施例5为最佳实施例。
Claims (10)
1.一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：包括光源（1）、扩束准直器（2）、相位产生器（3）和样品板（4）；所述扩束准直器（2）用于将光源（1）发出的光转变为能量均匀的平行光；所述相位产生器（3）将平行光产生所需相位，照射在样品板（4）上，所述样品板（4）上的光敏取向材料得到相位产生器（3）产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件；所述样品板（4）倾斜设置。
2.根据权利要求1所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述相位产生器（3）包括第一四分之一波片（301）、第二四分之一波片（302）、二分之一波片（303）、第一反射镜（304）；所述平行光经过第一四分之一波片（301）变成某一旋向的圆偏振光，穿过样品板（4）后经过第二四分之一波片（302）变成线偏振光，穿过二分之一波片（303）后经过第一反射镜（304）垂直反射回来经过二分之一波片（303）和第二四分之一波片（302），所述二分之一波片（303）和第二四分之一波片（302）将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，与前一束手性相反的圆偏振光干涉。
3.根据权利要求2所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述样品板（4）的光栅x方向上的周期Λx为：
，
其中，λr是光源（1）的工作波长，θ为样品板（4）与重力线方向的夹角。
4.根据权利要求1所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述相位产生器（3）包括第一四分之一波片（301）、第二四分之一波片（302）、二分之一波片（303）、第一反射镜（304）、第二反射镜（305）；所述平行光经过第一四分之一波片（301）变成某一旋向的圆偏振光，经过第一反射镜（304）、第二反射镜（305）反射回来，经过二分之一波片（303）和第二四分之一波片（302）将反射回来的光调节为另一旋向的圆偏振光，照射在样品板（4）上。
5.根据权利要求4所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述相位产生器（3）还包括透镜（306），所述透镜（306）设置在第二四分之一波片（302）、样品板（4）之间，所述样品板（4）位于透镜（306）的两倍焦距处。
6.根据权利要求5所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述样品板（4）的相位分布为：
，
其中，λ为光源（1）波长，r为透镜（306）半径，f为透镜（306）的焦距。
7.根据权利要求5所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述透镜（306）的焦距与曝光后的样品板（4）焦距相同。
8.根据权利要求1所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述相位产生器（3）包括PB相位光栅（307），所述PB相位光栅（307）设置在样品板（4）朝向扩束准直器（2）的一侧；所述PB相位光栅（307）将来自光源（1）的光分成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
9.根据权利要求8所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置，其特征在于：所述PB相位光栅（307）的周期为曝光后的样品板（4）的周期的两倍。
10.根据权利要求1所述的一种制备液晶衍射元件的曝光装置的曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：光源（1）发射所需的曝光光源，所述扩束准直器（2）用于将光源（1）发出的曝光光源转变为能量均匀的平行光；所述相位产生器（3）将平行光产生所需相位，照射在样品板（4）上，所述样品板（4）上的光敏取向材料得到相位产生器（3）产生的相位并传递至液晶分子层，形成液晶衍射元件。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0895045A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Seiko Epson Corp | 液晶配向膜の処理方法 |
| CN110058340A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-26 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种液晶偏振光栅制备方法 |
| CN110928081A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-27 | 东南大学 | 一种基于液晶偏转体光栅的可控角度偏转方法 |
| CN110928101A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-27 | 东南大学 | 一种液晶偏振光栅级联器件及其衍射角度调控方法 |
| CN116908952A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-10-20 | 南京博观智能科技有限公司 | 一种pb相位光学元件的制备方法 |
-
2024
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0895045A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Seiko Epson Corp | 液晶配向膜の処理方法 |
| CN110058340A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-26 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种液晶偏振光栅制备方法 |
| CN110928081A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-27 | 东南大学 | 一种基于液晶偏转体光栅的可控角度偏转方法 |
| CN110928101A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-27 | 东南大学 | 一种液晶偏振光栅级联器件及其衍射角度调控方法 |
| CN116908952A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-10-20 | 南京博观智能科技有限公司 | 一种pb相位光学元件的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘新阳: "《基于液晶材料的偏振光栅制作与应用研究》", 《硕士电子期刊工程科技I辑》, 15 February 2021 (2021-02-15), pages 3 * |
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