一种应用在增强现实领域的倾斜液晶/聚合物体光栅的制备

发布时间：2021-03-02 01:37

　　体光栅波导作为实现增强现实显示的一种方案,其核心是体光栅的制备。本工作提出了一种简单,易于搭建的非对称曝光的光路,制备的倾斜体光栅衍射效率高达80%。使用632.8nm He-Ne激光监测光栅的演化过程,结果表明光栅在25s内反应结束,形成光栅。SEM图像证明了光栅的倾斜特性,并与理论计算结果一致。制备的倾斜体光栅的衍射效率失谐曲线与耦合波理论取得了良好的一致性,其半高宽为3.22°。倾斜体光栅可以被外界电场调谐,90%以及10%调谐场强分别为5.1V/μm以及11.25V/μm。本工作对倾斜/液晶聚合物体光栅的制备提供了积极的指导和借鉴。 

【文章来源】：液晶与显示. 2020,35(10)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

倾斜光栅制备光路示意图

由于玻璃基板表面镀有氧化铟锡导电层（Indium Tin Oxide,ITO），因此可以对样品施加电场。旋转样品使衍射光强达到最大，对样品施加电场，记录样品衍射强度随施加电压的变化关系。2.4 SEM形貌表征

图3为倾斜液晶/聚合物光栅衍射效率随时间演化特性。在最初发生化学反应的10s时间内，p光与s光的衍射效率均随时间推移缓慢增长并且保持良好的一致性，此阶段为氧气等可以参与化学反应的反应物质的消耗阶段。从第10s开始，光栅形成随时间的推移开始呈现相分离特性，液晶分子开始发生取向，p光与s光的衍射效率随时间变化呈现明显的不一致性。p光衍射效率随时间推移一直上升至最大值0.80后不再发生变化，其中10～20s是光化学反应的剧烈阶段，20～25s时光化学反应趋于平缓，25s后光化学反应基本停止，p光的衍射效率是由于液晶层的有效折射率neff与聚合物层的折射率np之间的折射率差造成的；s光衍射效率在16s达到最大值0.16后开始下降，最终变为0.04不再发生变化。s光衍射效率不为0，是由于聚合物层的折射率np与液晶的寻常光折射率no不匹配，即np≠no造成的。p光衍射效率ηp与s光衍射效率ηs的比值高达20，即制备的倾斜液晶聚合物光栅呈现明显的各向异性，并且液晶分子的排列依然沿着水平方向[10-11]。入射光强度为2.6,2.7,2.8,2.9,3.0 mW/cm2时，倾斜光栅的衍射效率分别为47%,70%,80%,62%,28%，即光栅的衍射效率对入射光强度存在一定的依赖关系，在最佳光强附近制备光栅时，光栅的衍射效率较高。


本文编号：3058357