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全息压印技术在平面液晶光学器件批量生产中的应用

2022-4-6 22:51| 发布者: everydayness| 查看: 327| 评论: 0

摘要: 平面液晶 (LC) 光学器件最近作为一种新的全息光学元件 (HOE) 广受欢迎。 平面 LC 光学器件展示了独特的特性,例如偏振选择性、动态调制以及大的角度带宽和光谱带宽,以及像经典 HOE 一样记录和重建任意波前的能力.
         平面液晶 (LC) 光学器件最近作为一种新的全息光学元件 (HOE) 广受欢迎。 平面 LC 光学器件展示了独特的特性,例如偏振选择性、动态调制以及大的角度带宽和光谱带宽,以及像经典 HOE 一样记录和重建任意波前的能力。

         这些优势,再加上其超薄的外形和卓越的效率,使平面液晶光学器件成为下一代头戴式屏幕的引人注目的选择,例如增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR),它们寻求高画质、轻巧和 紧凑的外形尺寸。
         然而,要使这项技术得到广泛应用,必须认真研究大规模生产的问题。 对于全息曝光,迄今为止,最常见的平面 LC 光学元件生产过程依赖于实验室规模的干涉仪。这一过程对于生成厘米大小的样品效果良好,但它却有着无法大批量生产的瓶颈。此外经常用于波导投影的衍射光学器件--表面浮雕光栅(SRG)也得益于大规模制造的纳米压印技术。
         纳米压印通常使用高精度光刻技术(例如电子束光刻)来创建母版,然后复制该母版。尽管这种方法存在某些缺点,例如母板寿命短和复制精度高,但其高性能的主要优势已导致 SRG 波导显示器的早期成功。
         由中佛罗里达大学光学与光子学院的 Shin-Tson Wu 教授领导的一组研究人员开发了一个令人兴奋的概念,称为“全息压印”,以实现平面 LC 光学器件的光学复制。
         由于其非接触特性,这种方法不仅说明了大规模制造的可行性,而且消除了对母版寿命和压印质量的担忧。该研究发表在《光:科学与应用》杂志上。
         传统的 HOE 使用光强度调制来创建图案化条纹,从而导致分子扩散。另一方面,平面 LC 光学器件使用称为光对准的图案记录过程,该过程通常用于商业 LCD 设备,例如智能手机和电视。相反,光取向分子对偏振光特别敏感,尤其线偏振可以产生最佳的取向质量。
         全息曝光技术需要产生高质量的线性偏振场。为了产生线性偏振场图案,传统的干涉测量方法使用两个具有相反旋向(左和右)的圆偏振光束。
         然而,Wu 的团队在他们的研究中发现,两个具有相同旋向性的圆偏振光束也可以产生显着的线性偏振场,但它们必须从相反的方向入射到记录样本上。
         最近创建的反射式平面 LC 光学器件完全符合这一标准。这种反射型液晶光学元件由胆甾型液晶制成,可自组装并产生稳定的螺旋结构。只有与螺旋具有相同旋向的圆偏振光束被反射。反射光的偏振条件与入射光相同。
         Wu 的团队根据这种方法对这一概念进行了经验测试,并制造了样品,包括具有高光学质量的光栅和透镜。验证的样本大小约为 5 厘米。然而,研究人员指出,通过添加激光扫描或多区域曝光等技术,他们可以轻松扩大模板尺寸。



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