CN117706673A - 一种液晶偏振光栅制备装置以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种液晶偏振光栅制备装置以及制备方法，该液晶偏振光栅制备装置包括线偏振光发生组件、第一液晶偏振光栅及第二液晶偏振光栅，其中，线偏振光发生组件发射线偏振光束；再利用液晶偏振光栅的衍射特性，配合使用第一液晶偏振光栅和第二液晶偏振光栅，即可将一束线偏振光束转化为可用于制备液晶偏振光栅的偏振态以一定周期连续变化的干涉光场。在将线偏振光转化为偏振态以一定周期连续变化的干涉光场的过程中不需繁多的部件。零部件减的少，即可简化液晶偏振光栅制备装置的结构，进而改善了现有技术中液晶偏振光栅制备装置部件繁多、结构复杂的问题。
Description
技术领域
本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种液晶偏振光栅制备装置以及制备方法。
背景技术
液晶偏振光栅作为一种基于液晶材料的光学元件，可以通过周期排布的液晶分子改变入射光的偏振方向，实现偏振相关的光学功能。相较于传统的光栅，液晶偏振光栅具有结构平整、衍射过程中零级占比低、衍射效率高等特点。
现有技术中制备液晶偏振光栅的装置部件繁多、结构复杂，进而对装配精度具有极高的要求，且不便于调节。
发明内容
本申请提供一种液晶偏振光栅制备装置以及制备方法，以改善现有技术中液晶偏振光栅制备装置部件繁多、结构复杂的问题。
第一方面，本申请提供一种液晶偏振光栅制备装置，该液晶偏振光栅制备装置包括：沿光路传播方向排列的线偏振光发生组件、第一液晶偏振光栅及第二液晶偏振光栅；其中，
所述线偏振光发生组件用于发出线偏振光束；
所述第一液晶偏振光栅用于将所述线偏振光束分束为第一左旋圆偏振光束和第一右旋圆偏振光束；
所述第二液晶偏振光栅用于将所述第一左旋圆偏振光束衍射为第二右旋圆偏振光束，以及将所述第一右旋圆偏振光束衍射为第二左旋圆偏振光束；并且衍射出的所述第二右旋圆偏振光束与所述第二左旋圆偏振光束交汇成用于曝光制备液晶偏振光栅的干涉光场；所述干涉光场的偏振态以一定周期连续变化。
上述技术方案中，配合使用两个液晶偏振光栅，并利用液晶偏振光栅的衍射特性，即可将一束线偏振光束转化为可用于制备液晶偏振光栅的偏振态以一定周期连续变化的干涉光场。在转化为干涉光场的过程中不需繁多的部件，零部件减少，即可简化液晶偏振光栅制备装置的结构，进而改善了现有技术中液晶偏振光栅制备装置部件繁多、结构复杂的问题。
在一种可能的实施方式中， 所述线偏振光束的波长为λ；
所述第一液晶偏振光栅的液晶指向矢周期为Λ1，所述第一液晶偏振光栅衍射形成所述第一左旋圆偏振光束及所述第一右旋圆偏振光束的衍射角θ1满足：
；
所述第二液晶偏振光栅的液晶指向矢周期为Λ2，所述第二液晶偏振光栅衍射形成所述第二右旋圆偏振光束以及所述第二左旋圆偏振光束的衍射角θ2满足：
，且/>；
所述干涉光场偏振态连续变化的周期Λt满足：
。
在一种可能的实施方式中，在所述干涉光场曝光待制备的液晶偏振光栅时；
θ1与θ2还满足：。
在一种可能的实施方式中，
所述第一液晶偏振光栅与所述第二液晶偏振光栅之间的距离为L1，待制备的液晶偏振光栅与所述第二液晶偏振光栅之间的距离为L2，所述线偏振光束的直径为D；其中：
L1满足：
L2满足：。
在一种可能的实施方式中，所述线偏振光束发生组件包括沿光路传播方向排列的激光发射组件以及起偏器；
所述激光发射组件可发射第一激光束；
所述起偏器可将所述第一激光束转化为所述线偏振光束。
在一种可能的实施方式中，所述激光发射组件包括沿光路传播方向排列设置的激光发生器、扩束镜以及准直镜；
所述激光发生器可发射第二激光束；
所述第二激光束可依次通过所述扩束镜与所述准直镜转化为所述第一激光束。
第二方面，本申请提供一种液晶偏振光栅制备方法，包括以下步骤：
在基板上涂覆光控取向材料；
通过如上述第一方面所述的任一种液晶偏振光栅制备装置对涂覆的光控取向材料进行曝光取向。
该液晶偏振光栅制备方法使用的液晶偏振光栅制备装置，配合使用两个液晶偏振光栅，并利用液晶偏振光栅的衍射特性，即可将一束线偏振光束转化为可用于制备液晶偏振光栅的偏振态以一定周期连续变化的干涉光场。在转化为干涉光场的过程中不需繁多的部件，零部件减少，即可简化液晶偏振光栅制备装置的结构，进而改善了现有技术中液晶偏振光栅制备装置部件繁多、结构复杂的问题。
在一种可能的实施方式中，在基板上涂覆光控取向材料之前，所述液晶偏振光栅的制备方法还包括以下步骤：
在所述基板上镀制透明导电薄膜；
在基板上涂覆光控取向材料之后，且对涂覆的光控取向材料进行曝光取向之前，所述液晶偏振光栅的制备方法还包括以下步骤：
将两块所述基板压制为液晶空盒；
在对涂覆的光控取向材料进行曝光取向之后，所述液晶偏振光栅的制备方法还包括以下步骤：
向所述液晶空盒中填充液晶材料。
在一种可能的实施方式中，在对涂覆于所述基板的光控取向材料进行曝光取向后，还包括以下步骤：
在基板上旋涂液晶材料；
将所述液晶材料紫外固化至所述基板。
在一种可能的实施方式中，在基板上涂覆光控取向材料之前，还包括以下步骤：
依次使用玻璃清洗剂、无水乙醇和去离子水超声清洗所述基板；
将所述基板放入烘干箱烘干；
将所述基板放入紫外臭氧处理机中清洗。
附图说明
图1为本申请实施例中液晶偏振光栅制备装置整体示意图；
图2为液晶偏振光栅对线偏振光束分束示意图；
图3为液晶偏振光栅对圆偏振光衍射示意图；
图4为本申请实施例中线偏振光发生组件示意图；
图5为本申请实施例中主动型液晶偏振光栅的制备方法流程图；
图6为本申请实施例中被动型液晶偏振光栅的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本申请实施例提供一种液晶偏振光栅制备装置，为方便理解本申请实施例提供的液晶偏振光栅制备装置，首先说明其应用场景。本申请实施例提供的液晶偏振光栅制备装置可应用于制备液晶偏振光栅。
液晶偏振光栅是一种基于液晶材料的光学元件，液晶偏振光栅可以利用周期排布的液晶分子改变入射光的偏振方向，实现偏振相关的光学功能。相较于传统的光栅，液晶偏振光栅具有结构平整、衍射过程中零级占比低、衍射效率高等特点。现有技术中制备液晶偏振光栅的装置部件繁多、结构复杂的问题，进而导致对装配精度具有极高的要求，并且繁多的部件会带来不便于调节的问题。
基于此，本申请提供一种液晶偏振光栅制备装置，以改善现有技术中液晶偏振光栅制备装置部件繁多、结构复杂的问题。
本申请实施例提供的液晶偏振光栅制备装置可通过内部光学部件的配合形成一个偏振态连续变化的干涉光场。在该干涉光场下曝光取向层，取向层可记录下该干涉光场的偏振态；经过曝光的取向层可诱导液晶分子按一定周期排列，进而制得液晶偏振光栅。下面结合附图，具体介绍本申请提供的液晶偏振光栅制备装置。
参考图1，图1为本申请实施例中液晶偏振光栅制备装置整体示意图。本申请提供的液晶偏振光栅制备装置包括沿光路传播方向排列的线偏振光发生组件1、第一液晶偏振光栅LCPG-1以及第二液晶偏振光栅LCPG-2。其中，线偏振光发生组件1可用于发出线偏振光束LP，线偏振光束LP可依次经过第一液晶偏振光栅LCPG-1的分束和第二液晶偏振光栅LCPG-2的衍射，最终形成偏振态连续变化的干涉光场。
具体的，线偏振光束LP入射至第一液晶偏振光栅LCPG-1后，第一液晶偏振光栅LCPG-1将线偏振光束LP分束为第一左旋圆偏振光束LCP-1和第一右旋圆偏振光束RCP-1。一并参考图2，图2为液晶偏振光栅对线偏振光束分束示意图。当一束线偏振光束入射液晶偏振光栅后，经过液晶偏振光栅的衍射，该线偏振光束可被分束为两束圆偏振光束，一束为左旋圆偏振光束，一束为右旋圆偏振光束；其中，左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束相对线偏振光的衍射角大小相等，但偏转方向相反。如图1所示，第一左旋圆偏振光束LCP-1与第一右旋圆偏振光束RCP-1相对线偏振光束LP的衍射角大小相等，但偏转方向相反。
第一左旋圆偏振光束LCP-1入射至第二液晶偏振光栅LCPG-2后衍射为第二右旋圆偏振光束RCP-2；第一右旋圆偏振光束RCP-1入射至第二液晶偏振光栅LCPG-2后衍射为第二左旋圆偏振光束LCP-2。一并参考图3，图3为液晶偏振光栅对圆偏振光衍射示意图，当一束左旋圆偏振光束入射液晶偏振光栅后，该左旋圆偏振光束被衍射为右旋圆偏振光束，当一束右旋圆偏振光束入射液晶偏振光栅后，该右旋圆偏振束被衍射为左旋圆偏振光束，并且在左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束入射至同一液晶偏振光栅并衍射为旋向相反的圆偏振光束时，衍射角大小相同但偏转方向相反，利用此特性可使得旋向相反的两束圆偏振光汇合干涉。如图1所示第二右旋圆偏振光束RCP-2相对第一左旋圆偏振光束LCP-1以及第二左旋圆偏振光束LCP-2相对第二右旋圆偏振光束RCP-2的衍射角大小相等，但偏转方向相反。第二液晶偏振光栅LCPG-2衍射出的第二右旋圆偏振光束RCP-2与第二左旋圆偏振光束LCP-2在光路传播方向上逐渐靠近，并且在距离第二液晶偏振光栅LCPG-2一定距离处交汇。
第二右旋圆偏振光束RCP-2与第二左旋圆偏振光束LCP-2以一定夹角交汇后， 在两束旋向相反的圆偏振光在交汇处发生干涉。
在两束旋向相反的圆偏振光发生干涉时，E1为右旋圆偏振光，E2为左旋圆偏振光，两束光的夹角为2θ。则两束圆偏振光的电场矢量可以表达为：
公式（1）和公式（2）中，k1为E1的波矢量，k2为E2的波矢量，其中：
当两束光干涉时，干涉光场E可表达为E1和E2的矢量和：
两束光的夹角2θ较小时，z 分量可以被忽略，此时所形成的干涉光场 E 可近似表达为：
其中。
由公式（6）可知，两束旋向相反的圆偏振光可在交汇处形成偏振态以一定周期连续变化的干涉光场。在该干涉光场下曝光光控取向材料后，光控取向材料可记录下该干涉光场；并且经过曝光的取向层可诱导液晶分子周期性排列，进而制得液晶偏振光栅。
上述技术方案中，配合使用两个液晶偏振光栅，并利用液晶偏振光栅的衍射特性，即可将一束线偏振光束转化为可用于制备液晶偏振光栅的偏振态以一定周期连续变化的干涉光场。在转化为干涉光场的过程中不需繁多的部件，零部件减少，即可简化液晶偏振光栅制备装置的结构，进而改善了现有技术中液晶偏振光栅制备装置部件繁多、结构复杂的问题。
在形成干涉光场时，第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2的波长，以及第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2交汇的夹角，均会影响干涉光场的偏振态连续变化的周期。
在具体实施时，在光束的偏振态发生改变时，其波长并不改变。又因为第二左旋圆偏振光束LCP-2和第二右旋圆偏振光束RCP-2均是由同一线偏振光束LP经过偏振态改变得到，因此第二左旋圆偏振光束LCP-2和第二右旋圆偏振光束RCP-2的波长均与线偏振光束LP的波长相等。
为方便描述，将第一液晶偏振光栅LCPG-1衍射形成第一左旋圆偏振光束LCP-1及第一右旋圆偏振光束RCP-1的衍射角命名为第一衍射角，将第二液晶偏振光栅LCPG-2衍射形成第二右旋圆偏振光束RCP-2以及第二左旋圆偏振光束LCP-2的衍射角命名为第二衍射角。由几何知识不难推知第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2交汇的夹角等于第二衍射角与第一衍射角之差的二倍。
因此，在具体实施时，通过改变线偏振光束LP的波长或者改变第一衍射角以及第二衍射角均可实现干涉光场的偏振态变化周期。
作为一个示例，线偏振光发生组件1发出的线偏振光束LP的波长为λ，第一液晶偏振光栅LCPG-1的液晶指向矢周期为Λ1，则第一衍射角θ1满足：
第二液晶偏振光栅LCPG-2的液晶指向矢周期为Λ2，第二衍射角θ2满足：
在具体实施时，满足，即可实现第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2可以交汇为干涉光场。
继续参考图1，由几何知识可推出第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2交汇的夹角θt满足：
干涉光场偏振态连续变化的周期Λt可通过第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2的波长λ以及第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2交汇的夹角θt计算得出，具体为：
将公式（7）、（8）、（9）中带入公式（10）中可得出：
而通过干涉光场曝光制得液晶偏振光栅时，制得的液晶偏振光栅的液晶指向矢周期与干涉光场偏振态连续变化的周期同为Λt，因此，在具体实施时，在λ、Λ1和Λ2三个参数可满足的前提下，调整线偏振光的波长λ、第一液晶偏振光栅LCPG-1的液晶指向矢周期Λ1、第二液晶偏振光栅LCPG-2的液晶指向矢周期Λ2三个参数之间的一个或两个或三个，都可实现对干涉光场偏振态连续变化的周期Λt的调整，从而可制成不同的液晶指向矢周期Λt的液晶偏振光栅。
由以上公式推导过程，本申请提供的液晶偏振光栅制备装置调整Λ1、Λ2和λ三个参数均可调整Λt，在简化零部件的同时还具有较高的调节灵活性。
在具体实施时，若第一左旋圆偏振光束LCP-1和第一右旋圆偏振光束RCP-1分束后未完全分离便到达第二液晶偏振光栅LCPG-2，则会导致在入射第二液晶偏振光栅LCPG-2时第一左旋圆偏振光束LCP-1和第一右旋圆偏振光束RCP-1仍在互相干涉，从而影响最终形成的用于曝光制备液晶偏振光栅的干涉光场。
在一个示例中，可以控制第一液晶偏振光栅LCPG-1与第二液晶偏振光栅LCPG-2之间的距离，以使得在入射第二液晶偏振光栅LCPG-2时第一左旋圆偏振光束LCP-1和第一右旋圆偏振光束RCP-1完全分离。参考图1，第一液晶偏振光栅LCPG-1与第二液晶偏振光栅LCPG-2之间的距离为L1，线偏振光束LP的直径为D，已知第一左旋圆偏振光束LCP-1的直径以及第一右旋圆偏振光束RCP-1的直径均与线偏振光束LP的直径相等。由几何关系可推出L1应满足：
在干涉光场曝光待制备的液晶偏振光栅LCPG-t时，待制备的液晶偏振光栅LCPG-t与所述第二液晶偏振光栅LCPG-2之间的距离为L2，由公式（12）可进一步推得L2满足：
在L1满足公式（12）时，可保证入射第二液晶偏振光栅LCPG-2时第一左旋圆偏振光束LCP-1和第一右旋圆偏振光束RCP-1完全分离。
在第二右旋圆偏振光束RCP-2与第二左旋圆偏振光束LCP-2交汇形成干涉光场，并且在该干涉光场下曝光光控取向材料制备液晶偏振光栅时，若第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2交汇的夹角θt过大，会导致第二右旋圆偏振光束RCP-2与第二左旋圆偏振光束LCP-2干涉偏振态连续变化的产生椭圆偏振光，而椭圆偏振光会影响光控取向材料记录干涉光场偏振态的效率。在一个示例中，可以设置第二右旋圆偏振光束RCP-2和第二左旋圆偏振光束LCP-2交汇的夹角θt处于相对较小的数值，从而保证干涉光场的曝光效率。具体地，在干涉光场曝光待制备的液晶偏振光栅LCPG-t时，可以使得θt满足：
已知θ1与θ2均为第一象限角，由公式（13）与公式（14）可推知：
也即在第一液晶偏振光栅LCPG-1的液晶指向矢周期Λ1、第二液晶偏振光栅LCPG-2的液晶指向矢周期Λ2能够使得第一衍射角θ1与第二衍射角θ2满足公式（15）时，可以保证利用干涉光场曝光制备液晶偏振光栅时具有较高的效率。
在具体设置线偏振光束发生组件时，可以利用衍射原理、干涉原理或直接利用偏振材料获得线偏振光。
作为一种可选的实施方式，参考图4，图4为本申请实施例中线偏振光发生组件示意图，线偏振光束发生组件包括沿光路传播方向排列的激光发射组件11以及起偏器12。其中激光发射组件11可发射第一激光束LASER-1；第一激光束LASER-1通过起偏器12时，起偏器12可将第一激光束LASER-1转化为线偏振光束LP。利用起偏器12将第一激光束LASER-1直接转化为线偏振光束LP，具有结构简单，可靠性强的特点。
继续参考图4，在具体设置激光发射组件时，可选地，激光发射组件11可包括沿光路传播方向排列设置的激光发生器111、扩束镜112以及准直镜113。其中，激光发生器111可发射第二激光束LASER-2，第二激光束LASER-2经过扩束镜112和准直镜113后可以转为为第一激光束LASER-1。在扩束镜112与准直镜113的作用下，可以将直径较小的第二激光束LASER-2转化为直径较大的第一激光束LASER-1。
在实际实施时，一般激光发生器发出的激光束的口径都较小，在能够满足第一激光束LASER-1的强度的前提下，使用将直径较小的第二激光束LASER-2扩束为直径较大的第一激光束LASER-1时，有利于获得较大的用于曝光制备液晶偏振光栅的干涉光场的口径。
本申请实施例还提供一种液晶偏振光栅的制备方法，该液晶偏振光栅的制备方法包括以下步骤 ：
步骤一，在基板上涂覆光控取向材料。
该步骤中，基板可以为透明玻璃板。光控取向材料可以为光敏感材料或者光引发剂等，当光线照射至光控取向材料时，被光线照射的光控取向材料可发生一系列物理或化学变化，产生各向异性的表面作用力，进而可诱导液晶分子定向排列。在具体实施时需要在基板上涂覆一层几十纳米厚度的光控取向材料。在将光控取向材料涂覆至基板时，可以采用旋涂的方式。使用旋涂的方式，可具有涂覆均匀性高、利于控制涂覆厚度、生产效率高等特点。
步骤二，通过如上述的任一种液晶偏振光栅制备装置对涂覆的光控取向材料进行曝光取向。
该步骤中，如上述的任一种液晶偏振光栅制备装置可以产生一个偏振态连续变化的干涉光场，将光控取向材料置于干涉光场下曝光，干涉光场照射在光控取向材料上时可表现为光栅的形状，光控取向材料被照射的部分发生物理或化学变化，即可记录下光场的偏振态。经过曝光的光控取向材料，可以诱导液晶分子按照干涉光场的偏振方向的垂直方向排列，即可以用于制备偏振光栅。
该液晶偏振光栅制备方法使用的液晶偏振光栅制备装置，配合使用两个液晶偏振光栅，并利用液晶偏振光栅的衍射特性，即可将一束线偏振光束转化为可用于制备液晶偏振光栅的偏振态以一定周期连续变化的干涉光场。在转化为干涉光场的过程中不需繁多的部件，零部件减少，即可简化液晶偏振光栅制备装置的结构，进而改善了现有技术中液晶偏振光栅制备装置部件繁多、结构复杂的问题。
在具体实施时，利用本申请实施例提供的液晶偏振光栅制备装置，可以制备主动型液晶偏振光栅或者被动型液晶偏振光栅。
示例一，参考图5，图5为本申请实施例中主动型液晶偏振光栅的制备方法流程图，在利用本申请实施例提供的液晶偏振光栅制备装置制备主动型液晶偏振光栅时，可包括以下步骤：
S101、在基板上镀制透明导电薄膜。
在在基板上镀制透明导电薄膜，可以在制成液晶偏振光栅后通过透明导电薄膜施加电场，进而控制液晶分子的排列，实现对液晶偏振光栅性质的主动控制。
S102、依次使用玻璃清洗剂、无水乙醇和去离子水清洗基板。
该步骤中，使用玻璃清洗剂清洗基板，主要可以利用表面活性剂以及溶剂去除基板表面的油脂、灰尘和其他有机污染物；使用无水乙醇清洗，可以利用无水乙醇的溶解能力进一步去除有机物、油脂、树脂和其他有机污染物；然后使用去离子水清洗可以去基板表面的离子杂质、以及前述清洗后残留的颗粒或有机污染物等。使用超声清洗的方法，可具有清洁效率高、对基板表面损伤小等特点。
S103、将基板放入烘干箱烘干。
该步骤主要为去除在超声清洗结束后基板表面残留的清洗液。将基板置于烘干箱中烘干可以提升清洗液的挥发效率，节约处理时间，同时可减少在清洗液挥发过程中空气中的污染粒子附着至基板表面。
S104、将基板放入紫外臭氧处理机中清洗。
该步骤可利用紫外线和臭氧的联合作用来清除物体表面有机污染物，进一步去除基板表面的油脂和其他有机残留物等。
S105、在基板上涂覆光控取向材料。
S106、将两块基板压制为液晶空盒。
该步骤具体可采用空间粉将两块基板压制为液晶空盒。具体地，可以在基板上喷洒空间粉，再将两块基板压制成为液晶空盒。空间粉通常是由微小的玻璃或陶瓷颗粒组成，在压制液晶空盒的过程中可以作为两块基板之间的间隔。
S107、通过如上述的任一种液晶偏振光栅制备装置对涂覆的光控取向材料进行曝光取向。
S108、向液晶空盒中填充液晶材料。
将液晶材料填充至液晶空盒中，即制成主动型液晶偏振光栅。液晶分子在液晶空盒内受到光控取向层的诱导而以一定周期排列，使得液晶偏振光栅具有偏振特性。同时可通过液晶空盒的两块基板上的透明导电薄膜对液晶空盒内的液晶分子施加电场，从而改变液晶分子的排列形态，进而改变液晶偏振光栅的性质，实现对主动型液晶偏振光栅的主动控制。
示例二，参考图6，图6为本申请实施例中被动型液晶偏振光栅的制备方法流程图，在利用本申请实施例提供的液晶偏振光栅制备装置制备被动型液晶偏振光栅时，可包括以下步骤：
在利用本申请实施例提供的液晶偏振光栅制备装置制备被动型液晶偏振光栅时，在对涂覆于所述基板的光控取向材料进行曝光取向后，还可包括以下步骤：
S201、依次使用玻璃清洗剂、无水乙醇和去离子水清洗基板。
S202、将基板放入烘干箱烘干。
S203、将基板放入紫外臭氧处理机中清洗。
其中，S101、S102以及S103的具体介绍可参考上述示例一，这里不再赘述。
S204、在基板上涂覆光控取向材料。
S205、通过如上述的任一种液晶偏振光栅制备装置对涂覆的光控取向材料进行曝光取向。
S206、在基板上旋涂液晶材料。
该步骤可将液晶材料涂覆至光控取向材料之上，可利用光控取向材料诱导液晶分子的排布，从而使液晶分子层具有偏振光栅的特性，制成液晶偏振光栅。其中，旋涂的方法具有的优势可参考上述在基板上涂覆光控取向材料的介绍，这里不再赘述。
S207、将液晶材料紫外固化至基板。
由于被动型液晶偏振光栅后续无需对液晶分子的排列进行人为控制，故可以直接将被光控取向材料诱导排列的液晶分子在该步骤中固化至基板，使液晶分子可长期保持被光控取向材料诱导排列的姿态。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种液晶偏振光栅制备装置，其特征在于，包括：沿光路传播方向排列的线偏振光发生组件、第一液晶偏振光栅及第二液晶偏振光栅；其中，
所述线偏振光发生组件用于发出线偏振光束；
所述第一液晶偏振光栅用于将所述线偏振光束分束为第一左旋圆偏振光束和第一右旋圆偏振光束；
所述第二液晶偏振光栅用于将所述第一左旋圆偏振光束衍射为第二右旋圆偏振光束，以及将所述第一右旋圆偏振光束衍射为第二左旋圆偏振光束；并且衍射出的所述第二右旋圆偏振光束与所述第二左旋圆偏振光束交汇成用于曝光制备液晶偏振光栅的干涉光场；所述干涉光场的偏振态以一定周期连续变化。
2.根据权利要求1所述的液晶偏振光栅制备装置，其特征在于，所述线偏振光束的波长为λ；
所述第一液晶偏振光栅的液晶指向矢周期为Λ1，所述第一液晶偏振光栅衍射形成所述第一左旋圆偏振光束及所述第一右旋圆偏振光束的衍射角θ1满足：
；
所述第二液晶偏振光栅的液晶指向矢周期为Λ2，所述第二液晶偏振光栅衍射形成所述第二右旋圆偏振光束以及所述第二左旋圆偏振光束的衍射角θ2满足：
，且/>；
所述干涉光场偏振态连续变化的周期Λt满足：
。
3.根据权利要求2所述的液晶偏振光栅制备装置，其特征在于，在所述干涉光场曝光待制备的液晶偏振光栅时；
θ1与θ2还满足：。
4.根据权利要求2所述的液晶偏振光栅制备装置，其特征在于，所述第一液晶偏振光栅与所述第二液晶偏振光栅之间的距离为L1，待制备的液晶偏振光栅与所述第二液晶偏振光栅之间的距离为L2，所述线偏振光束的直径为D；其中：
L1满足：
L2满足：。
5.根据权利要求1~4任一项所述的液晶偏振光栅制备装置，其特征在于，所述线偏振光束发生组件包括沿光路传播方向排列的激光发射组件以及起偏器；
所述激光发射组件可发射第一激光束；
所述起偏器可将所述第一激光束转化为所述线偏振光束。
6.根据权利要求5所述的液晶偏振光栅制备装置，其特征在于，所述激光发射组件包括沿光路传播方向排列设置的激光发生器、扩束镜以及准直镜；
所述激光发生器可发射第二激光束；
所述第二激光束可依次通过所述扩束镜与所述准直镜转化为所述第一激光束。
7.一种液晶偏振光栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基板上涂覆光控取向材料；
通过如权利要求1~6任一项所述的液晶偏振光栅制备装置对涂覆的光控取向材料进行曝光取向。
8.根据权利要求7所述的液晶偏振光栅的制备方法，其特征在于，在基板上涂覆光控取向材料之前，所述液晶偏振光栅的制备方法还包括以下步骤：
在所述基板上镀制透明导电薄膜；
在基板上涂覆光控取向材料之后，且对涂覆的光控取向材料进行曝光取向之前，所述液晶偏振光栅的制备方法还包括以下步骤：
将两块所述基板压制为液晶空盒；
在对涂覆的光控取向材料进行曝光取向之后，所述液晶偏振光栅的制备方法还包括以下步骤：
向所述液晶空盒中填充液晶材料。
9.根据权利要求7所述的液晶偏振光栅的制备方法，其特征在于，在对涂覆于所述基板的光控取向材料进行曝光取向后，还包括以下步骤：
在基板上旋涂液晶材料；
将所述液晶材料紫外固化至所述基板。
10.根据权利要求7~9任一项所述的液晶偏振光栅的制备方法，其特征在于，在基板上涂覆光控取向材料之前，还包括以下步骤：
依次使用玻璃清洗剂、无水乙醇和去离子水超声清洗所述基板；
将所述基板放入烘干箱烘干；
将所述基板放入紫外臭氧处理机中清洗。
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