基于光取向技术的液晶螺旋达曼波带片

刘思嘉; 张逸恒; 朱琳; 陈鹏; 陆延青

doi:10.37188/CJLCD.2022-0178

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基于光取向技术的液晶螺旋达曼波带片

液晶光学 | 更新时间：2023-03-15

- 基于光取向技术的液晶螺旋达曼波带片
- Liquid crystal spiral Dammann zone plates based on photoalignment technology
- 液晶与显示 2023年38卷第1期页码：1-9
- 作者机构：
  
  南京大学现代工程与应用科学学院，江苏南京 210023
- 作者简介：
  
  [ "刘思嘉（1999—），女，江苏南京人，博士研究生，2021年于南京大学获得学士学位，主要从事液晶微结构操控及光场调控方面的研究。E-mail：dz21340007@smail.nju.edu.cn" ]
  [ "陈鹏(1992—)，男，江苏扬州人，博士，副教授，2019年于南京大学获得博士学位，主要从事液晶微纳光学及其应用方面的研究。E-mail:chenpeng@nju.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2021YFA1202000);国家自然科学基金(62222507;12004175;62175101);江苏省自然科学基金(BK20212004;BK20200311)
- DOI：10.37188/CJLCD.2022-0178
  中图分类号： O753⁺.2;O436
- 收稿日期：2022-05-27，
  
  修回日期：2022-06-12，
  
  纸质出版日期：2023-01-05
- 稿件说明：
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刘思嘉, 张逸恒, 朱琳, 等. 基于光取向技术的液晶螺旋达曼波带片[J]. 液晶与显示, 2023,38(1):1-9.

LIU Si-jia, ZHANG Yi-heng, ZHU Lin, et al. Liquid crystal spiral Dammann zone plates based on photoalignment technology[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2023, 38(1): 1-9.
刘思嘉, 张逸恒, 朱琳, 等. 基于光取向技术的液晶螺旋达曼波带片[J]. 液晶与显示, 2023,38(1):1-9. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0178.

LIU Si-jia, ZHANG Yi-heng, ZHU Lin, et al. Liquid crystal spiral Dammann zone plates based on photoalignment technology[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2023, 38(1): 1-9. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0178.

摘要

涡旋光阵列在光通信、多微粒操控、并行激光加工等领域有着广阔的应用前景，近年来受到越来越多的关注。然而动态可调的纵向涡旋光阵列的实现仍具有一定挑战性。本文基于达曼编码方法与液晶光取向技术，设计并制备出一种液晶螺旋达曼波带片。实验结果表明，该器件可以高效地产生拓扑荷数逐级变化的1×5纵向涡旋光阵列，并可以通过改变外加电压来动态切换器件的开关态。此外，该器件通过水平/竖直翻转一次或是改变入射光模式，还可以对产生的纵向涡旋光阵列的拓扑荷数进行反转变换或加减运算。液晶螺旋达曼波带片兼具低成本、高效率、电光可调等优势，有望促进液晶光电元件在多维光场调控等领域的应用。

Abstract

In recent years， optical vortex arrays have attracted increasing attention for their potential applications in numerous areas， such as optical communications， multiple-particle manipulation and parallel laser fabrication. However， the generation of switchable longitudinal vortex arrays remains a great challenge. In this paper， a liquid crystal （LC） spiral Dammann zone plate is designed via the Dammann encoding method and fabricated via the LC photoalignment technology. The experimental results show that this device can create a 1×5 longitudinal vortex array with high efficiency， and with space-variant topological charges. Through tuning the applied voltage， the device can be switched between ON and OFF state dynamically. Besides， the topological charges of the generated longitudinal vortex array can undergo a reversal or additive transformation by horizontally/vertically flipping the device or altering the mode of incident light. The LC spiral Dammann zone plate is distinguished by low cost， high efficiency and electro-optical tunability， thus facilitating the applications of LC elements in the field of multi-dimensional beam shaping.

关键词

Keywords

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