一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置與方法

2023-04-25 00:16:06 1

一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置與方法
【專利摘要】本發明公開一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置及方法，該裝置包括第一玻璃基板(1)、與第一玻璃基板相對設置的第二玻璃基板(2)、取向膜(3)、液晶(4)、雷射染料(5)；其中，在玻璃基板(2)內表面上形成取向膜(3)並在不同區域形成不同取向；第一玻璃基板(1)和第二玻璃基板(2)封裝成盒，並將向列相液晶(4)和雷射染料(5)的混合溶液灌入盒中，密封形成液晶盒。本發明的裝置和方法具有易實現、調控方便快速的優點，體積小、易於集成，避免隨機雷射再經過外加器件調節偏振方向時產生的能量損失，在偏振成像、偏振探測、顯示技術等方面有潛在的應用價值。
【專利說明】一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隨機雷射，具體涉及一種調節染料摻液晶出射的線偏振隨機雷射偏振方向的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨機雷射已經成為國際雷射學界的熱門研究領域。隨機雷射輻射源自激活無序介質，即輻射光由激活無序介質中的多次散射提供光學反饋，從而獲得較大的增益，因而無需外加諧振腔。液晶隨機雷射器就是將雷射增益介質摻雜在液晶材料中，以液晶作為無序散射介質的隨機雷射器，具有體積小，易於集成等特點。
[0003]偏振光源在與介質相互作用以後出來的散射光會帶有其自身的特性所決定的偏振信息，有別於通常測量得到的光強、光譜、相位等信息，並且偏振光在散射介質中的傳輸也是有規律可循的。研究表明對偏振信息的利用是可行且有效的:根據介質散射和目標反射光的不同偏振特性可利用偏振技術排除粒子散射光的幹擾而提高圖象的清晰度；利用偏振手段可對生物組織病變前後的偏振參數進行測量、對比、分析，從而給醫療診斷提供了一種新的信息分析手段；利用偏振光進行液晶顯示。
[0004]旋轉線偏振光成像是一種基於旋轉偏振角的新的偏振光成像方法，其通過對線偏振光入射偏振角和檢測偏振角進行一系列組合同時採集樣品圖像。該成像方法可以應用於紡織品檢測、醫療診斷、偏振探測等領域。線偏振光偏振方向的調節主要是通過偏振器件實現的，例如，利用晶體的雙折射特性製成的偏振稜鏡，利用晶體的雙折射特性製成的對某種色光產生兩束固定相位差的波片(晶片)，利用某些物質的散射特性或光的二向色性製成的偏振片等。外部器件對偏振光的偏振方向進行調節，會帶來體積增大、能量損耗、調節光束過少等問題，不利於偏振特性的測量和光學集成。

【發明內容】

[0005]技術問題:為了克服現有技術中的不足，本發明基於一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置與方法，通過對盒面上的不同區域進行雷射泵浦，可以方便快捷地實現對線偏振隨機雷射偏振角度的調節，解決外部器件對偏振光的偏振方向進行調節帶來的體積增大、能量損耗、調節光束過少等問題。
[0006]
【發明內容】
:為解決上述技術問題，本發明提供了一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，該裝置包括第一玻璃基板、與第一玻璃基板相對設置的第二玻璃基板、取向膜、液晶、雷射染料；其中，
[0007]在玻璃基板內表面上形成取向膜並在不同區域形成不同取向；第一玻璃基板和第二玻璃基板封裝成盒，並將向列相液晶和雷射染料的混合溶液灌入盒中，密封形成液晶盒。
[0008]優選的，所述第二玻璃基板上形成取向膜，將第二玻璃基板劃分為若干區域。
[0009]優選的，將第二玻璃基板劃分為NXN的矩陣網格狀區域，N的大小根據實際需要確定。[0010]優選的,第一玻璃基板和第二玻璃基板之間用墊片隔開,第一玻璃基板和第二玻璃基板之間距離為0.05mm?Imm,液晶盒四周用熱固性樹脂密封。
[0011]優選的，雷射染料和液晶的重量分數分別為0.2?0.8和99.2%?99.8%。
[0012]優選的,液晶盒結構的內腔厚度由墊片決定,為0.05mm?1mm。
[0013]本發明提供了一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的方法，將經過聚焦的泵浦雷射在其聚焦焦點處以與液晶盒面法線成10°?30°的角度打在液晶盒的第一玻璃基板一面的任一區域，液晶盒第二玻璃基板對應區域將垂直於盒面出射線偏振隨機雷射，線偏振隨機雷射的偏振方向與出射面取向膜的取向一致，改變泵浦雷射在液晶盒玻璃基板一面的泵浦區域以調節出射隨機雷射的線偏振方向。
[0014]本發明還提供一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的方法，將經過聚焦的泵浦雷射在其聚焦焦點處以與液晶盒面法線成10°?30°的角度打在液晶盒的第一玻璃基板一面的若干區域，對液晶盒的第一玻璃基板一面的若干區域同時泵浦，液晶盒第二玻璃基板對應多區域將垂直於盒面出射多束線偏振隨機雷射，各束線偏振隨機雷射的偏振方向與對應出射區域取向膜的取向一致。
[0015]有益效果:本發明可以調節線偏振隨機雷射偏振方向，實現隨機雷射偏振角度在雷射出射源處的調節，不需要增加外部偏振器件，減少能量損耗，其結構簡單、容易實現、調控方便快速，體積小、易於集成，在偏振成像、偏振探測、顯示技術等方面有潛在的應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明結構示意圖；
[0017]圖2為本發明所用的掩膜版結構示意圖；
[0018]圖3為本發明具體實現光路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實施方式對本發明專利作進一步詳細的說明。
[0020]本發明提供的調節線偏振隨機雷射偏振方向的方法與裝置，所述裝置包括由兩片玻璃基板製備而成的盒裝結構，灌裝在盒狀結構中的液晶和雷射染料，其中一片玻璃基板內表面塗有取向劑。所述方法包括:塗有取向劑的玻璃基板內表面劃分為不同區域，對不同區域的取向劑進行不同方向的取向；泵浦無取向劑玻璃基板的不同區域，在塗有取向劑玻璃基板的對應區域獲得不同偏振方向的隨機雷射，線偏振隨機雷射的偏振方向與出射面取向膜的取向一致。本發明的裝置和方法具有易實現、調控方便快速的優點，體積小、易於集成，避免隨機雷射再經過外加器件調節偏振方向時產生的能量損失，在偏振成像方、偏振探測、顯示技術等方面有潛在的應用價值。
[0021]參見圖1-3，本發明提供的調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，該裝置包括第一玻璃基板1、與第一玻璃基板相對設置的第二玻璃基板2、取向膜3、液晶4、雷射染料5 ;其中，
[0022]在玻璃基板2內表面上形成取向膜3並在不同區域形成不同取向；第一玻璃基板I和第二玻璃基板2封裝成盒，並將向列相液晶4和雷射染料5的混合溶液灌入盒中，密封形成液晶盒。
[0023]第一玻璃基板I和第二玻璃基板2之間用墊片隔開，第一玻璃基板I和第二玻璃基板2之間距離為0.05mm?Imm,液晶盒四周用熱固性樹脂密封。
[0024]雷射染料5和液晶4的重量分數分別為0.2?0.8和99.2%?99.8%。
[0025]液晶盒結構的內腔厚度由墊片決定，為0.05mm?1mm。
[0026]將玻璃基板(第一玻璃基板I或第二玻璃基板2)的取向膜分割成NXN的矩陣，N是根據實際需要決定，不同部分經過取向處理，取向方向不同。雷射染料和液晶的重量分數分別為0.2?0.8和99.2%?99.8%，液晶盒結構的內腔厚度由墊片決定，為0.05mm?Imm0
[0027]第二玻璃基板2內表面的取向膜3在不同區域的取向採用掩膜版結構配合線偏振雷射掃描實現。掩膜版結構如圖2所示，包括金屬鍍層區域6、透明區域7和玻璃基板8。其中用於透光部分的是一塊正方形區域，大小是(L/N)2，其中L是液晶盒邊長。線偏振雷射掃描是利用摻釹釔鋁石榴石(Nd=YAG)雷射器的355nm雷射以0°?40°入射角度對取向膜進行掃描，利用入射雷射和表面散射波之間的幹涉而引起材料表面雷射能量發生光柵結構的周期性變化，在上百個的脈衝作用下，聚合物表面產生平行於雷射偏振方向的微波紋，即形成雷射誘導周期性表面微結構(LIPSS)。灌入液晶分子後，液晶分子的取向與LIPSS取向—致。
[0028]本發明提供了一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的方法，將經過聚焦的泵浦雷射在其聚焦焦點處以與液晶盒面法線成10°?30°的角度打在液晶盒的第一玻璃基板I 一面的任一區域，液晶盒第二玻璃基板2對應區域將垂直於盒面出射線偏振隨機雷射，線偏振隨機雷射的偏振方向與出射面取向膜的取向一致，改變泵浦雷射在液晶盒玻璃基板I 一面的泵浦區域以調節出射隨機雷射的線偏振方向。
[0029]本發明還提供了一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的方法，將經過聚焦的泵浦雷射在其聚焦焦點處以與液晶盒面法線成10°?30°的角度打在液晶盒的第一玻璃基板I一面的若干區域，對液晶盒的第一玻璃基板I 一面的若干區域同時泵浦，液晶盒第二玻璃基板2對應多區域將垂直於盒面出射多束線偏振隨機雷射,各束線偏振隨機雷射的偏振方向與對應出射區域取向膜的取向一致。
[0030]本發明具體實現的光路如圖3所示，在工作中，由泵浦源雷射器5出射的泵浦雷射6經過透鏡7聚焦後的光束8以與盒面法線成10°?30°的角度打在液晶盒第一玻璃基板I 一側的盒面上，會有線偏振的隨機雷射9從第二玻璃基板2的一側垂直於盒面出射，出射隨機雷射的線偏振方向與出射點處的液晶取向一致。改變泵浦光束8在第一玻璃基板I外側一面上的泵浦區域，可以實現第二玻璃基板2對應區域線偏振隨機雷射9偏振方向的變化。可以看出，本發明調節出射隨機雷射的偏振的方法，實現的是從隨機雷射出射源處進行調節，不需要額外附加偏振片等調節偏振的器件，只需要通過改變泵浦光的泵浦區域就可以實現對線偏振隨機雷射的調節，方法簡單快捷，易於應用。
[0031]工作原理:當液晶中摻入棒狀分子形狀的染料後，由於賓主效應的作用，棒狀染料分子會傾向於沿著液晶分子的方向排列，即染料分子是「賓」分子，其由液晶「主」分子定向。染料分子傾向於吸收與其排列方向相同的光的能量，並且其被激發產生的光的偏振方向也是沿著同樣的方向。而液晶分子的取向由取向膜取向決定，所以出射隨機雷射的線偏振方向會沿著取向膜的方向取向。
[0032]經過聚焦的泵浦雷射在其聚焦焦點處以一定角度打在液晶盒無取向劑玻璃基板的某一區域，有取向劑玻璃基板的相應區域會有線偏振的隨機雷射垂直於盒面出射，線偏振的偏振方向與取向膜取向一致，改變泵浦雷射在液晶盒面上的泵浦區域，可以調節出射隨機雷射的線偏振方向。多區域同時泵浦時，可以同時獲得多個偏振方向的隨機雷射。
[0033]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，其特徵在於:該裝置包括第一玻璃基板(I)、與第一玻璃基板相對設置的第二玻璃基板⑵、取向膜⑶、液晶⑷、雷射染料(5);其中， 在玻璃基板(2)內表面上形成取向膜(3)並在不同區域形成不同取向；第一玻璃基板(I)和第二玻璃基板(2)封裝成盒，並將向列相液晶(4)和雷射染料(5)的混合溶液灌入盒中，密封形成液晶盒。
2.根據權利要求1所述的調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，其特徵在於:所述第二玻璃基板(2)上形成取向膜，將第二玻璃基板(2)劃分為若干區域。
3.根據權利要求2所述的調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，其特徵在於:將第二玻璃基板(2)劃分為NXN的矩陣網格狀區域，N的大小根據實際需要確定。
4.根據權利要求3所述的調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，其特徵在於:第一玻璃基板(I)和第二玻璃基板(2)之間用墊片隔開，第一玻璃基板(I)和第二玻璃基板(2)之間距離為0.05mm?Imm,液晶盒四周用熱固性樹脂密封。
5.根據權利要求3所述的調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，其特徵在於:雷射染料(5)和液晶(4)的重量分數分別為0.2?0.8和99.2%?99.8%。
6.根據權利要求4所述的調節線偏振隨機雷射偏振方向的裝置，其特徵在於:液晶盒結構的內腔厚度由墊片決定，為0.05mm?1mm。
7.一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的方法，其特徵在於:將經過聚焦的泵浦雷射在其聚焦焦點處以與液晶盒面法線成10°?30°的角度打在液晶盒的第一玻璃基板(I) 一面的任一區域，液晶盒第二玻璃基板(2)對應區域將垂直於盒面出射線偏振隨機雷射，線偏振隨機雷射的偏振方向與出射面取向膜的取向一致，改變泵浦雷射在液晶盒玻璃基板(I)一面的泵浦區域以調節出射隨機雷射的線偏振方向。
8.一種調節線偏振隨機雷射偏振方向的方法，其特徵在於:將經過聚焦的泵浦雷射在其聚焦焦點處以與液晶盒面法線成10°?30°的角度打在液晶盒的第一玻璃基板(I) 一面的若干區域，對液晶盒的第一玻璃基板(I) 一面的若干區域同時泵浦，液晶盒第二玻璃基板(2)對應多區域將垂直於盒面出射多束線偏振隨機雷射，各束線偏振隨機雷射的偏振方向與對應出射區域取向膜的取向一致。
【文檔編號】H01S3/101GK104009387SQ201410271455
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】葉莉華, 劉波, 呂昌貴, 顧兵, 趙翀, 呂聰生, 崔一平 申請人:東南大學