金属线栅偏振片与光探测设备

文档序号:167872 发布日期:2021-10-29 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 金属线栅偏振片与光探测设备 (Metal wire grating polaroid and light detection equipment ) 是由 陈黎暄 于 2021-07-05 设计创作,主要内容包括:本申请实施例提供一种金属线栅偏振片与光探测设备。金属线栅偏振片包括透明衬底及设于透明衬底上的金属层,金属层包括第一线栅单元、第二线栅单元,第一线栅单元包括间隔且平行设置的多根第一金属条,第二线栅单元包括间隔且平行设置的多根第二金属条;第一金属条的延伸方向与第二金属条的延伸方向不平行。当该金属线栅偏振片应用于光探测设备时,可以将第一线栅单元与第二线栅单元分别对应第一探测单元与第二探测单元设置,这样第一探测单元与第二探测单元各自检测到的偏振光的偏振方向不同,从而可以采用一个光探测设备实现多种偏振光的检测,并且,在检测过程中,不需要改变探测单元的位置或方向,使光探测设备的使用更加便捷。(The embodiment of the application provides a metal wire grid polaroid and light detection equipment. The metal wire grid polaroid comprises a transparent substrate and a metal layer arranged on the transparent substrate, wherein the metal layer comprises a first wire grid unit and a second wire grid unit, the first wire grid unit comprises a plurality of first metal strips which are arranged at intervals and in parallel, and the second wire grid unit comprises a plurality of second metal strips which are arranged at intervals and in parallel; the extending direction of the first metal strip is not parallel to the extending direction of the second metal strip. When this metal wire grid polaroid is applied to optical detection equipment, can correspond first detecting element and second detecting element setting respectively with first wire grid unit and second wire grid unit, the polarization direction of the polarized light that first detecting element and second detecting element detected respectively is different like this to can adopt an optical detection equipment to realize the detection of multiple polarized light, and, in the testing process, need not change detecting element&#39;s position or direction, make optical detection equipment&#39;s use more convenient.)

金属线栅偏振片与光探测设备

技术领域

本申请涉及偏振片技术领域,特别涉及一种金属线栅偏振片与光探测设备。

背景技术

偏振片包括吸收型偏振片及反射型偏振片。吸收型偏振片是例如使碘等二向色性色素在树脂薄膜中取向的偏振片。反射型偏振片包括线栅型偏振片、由双折射树脂层叠体构成的直线偏振片及由胆甾型液晶构成的圆偏振片。然而,直线偏振片及圆偏振片显示出的偏振光分离能力较低。因此,显示出较高偏振光分离能力的线栅型偏振片受到重视。线栅型偏振片的结构如下:多个金属细线相互平行地排列在透光性基板上,在金属细线的间距比入射光的波长充分短的情况下,线栅型偏振片使入射光中具有与金属细线正交的电场矢量的成分(即p偏振光)透过,将具有与金属细线相平行的电场矢量的成分(即s偏振光)反射。

发明内容

本申请实施例提供一种金属线栅偏振片与光探测设备,该金属线栅偏振片可以在不同区域透过不同偏振方向的偏振光,与探测器配合使用时可以使光线偏振信息的检测更加便捷。

第一方面,本申请实施例提供一种金属线栅偏振片,包括透明衬底及设于所述透明衬底上的金属层,所述金属层包括第一线栅单元、第二线栅单元,所述第一线栅单元包括间隔且平行设置的多根第一金属条,所述第二线栅单元包括间隔且平行设置的多根第二金属条;所述第一金属条的延伸方向与所述第二金属条的延伸方向不平行。

可选的,所述第一金属条的延伸方向垂直于所述第二金属条的延伸方向。可选的,所述第一线栅单元与所述第二线栅单元的线栅周期不同;和/或

所述第一线栅单元与所述第二线栅单元的高宽比不同;和/或

所述第一线栅单元与所述第二线栅单元的线宽不同。

可选的,所述金属层还包括第三线栅单元,所述第三线栅单元包括间隔且平行设置的多根第三金属条,所述第一金属条、所述第二金属条、所述第三金属条中,任意两者的延伸方向不平行。

可选的,所述第三金属条的延伸方向与所述第一金属条的延伸方向之间的夹角为第一锐角,所述第三金属条的延伸方向与所述第二金属条的延伸方向之间的夹角为第二锐角。

可选的,所述第一锐角为45度,所述第二锐角为45度。

可选的,所述金属层中,所述第一线栅单元的数量设置为多个,所述第二线栅单元的数量设置为多个,所述第三线栅单元的数量设置为多个;

多个所述第一线栅单元按照第一方向依次排列为第一行,多个所述第二线栅单元按照第一方向依次排列为第二行,多个所述第三线栅单元按照第一方向依次排列为第三行;所述第一行、所述第二行、所述第三行按照垂直于所述第一方向的第二方向依次排列。

可选的,所述第一线栅单元、所述第二线栅单元以及所述第三线栅单元中,任意两个线栅单元的线栅周期不同;和/或

所述第一线栅单元、所述第二线栅单元以及所述第三线栅单元中,任意两个线栅单元的高宽比不同;和/或

所述第一线栅单元、所述第二线栅单元以及所述第三线栅单元中,任意两个线栅单元的线宽不同。

可选的,所述金属线栅偏振片采用纳米压印工艺制备得到。

第二方面,本申请实施例提供一种光探测设备,包括金属线栅偏振片与探测器;

所述金属线栅偏振片为如上所述的金属线栅偏振片;

所述探测器包括第一探测单元与第二探测单元;

所述第一探测单元与所述第一线栅单元对应设置,所述第二探测单元与所述第二线栅单元对应设置。

本申请实施例提供的金属线栅偏振片,包括第一线栅单元与第二线栅单元,且第一线栅单元与第二线栅单元的线栅方向不同,当该金属线栅偏振片应用于光探测设备时,可以将第一线栅单元与第二线栅单元分别对应第一探测单元与第二探测单元设置,这样第一探测单元与第二探测单元各自检测到的偏振光的偏振方向不同,从而可以采用一个光探测设备实现多种偏振光的检测,并且,在检测过程中,不需要改变探测单元的位置或方向,使光探测设备的功能更强大,使用更加便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的金属线栅偏振片的第一角度的结构示意图。

图2为图1的金属线栅偏振片中的第一线栅单元的放大结构示意图。

图3为图1的金属线栅偏振片中的第一线栅单元的立体结构示意图。

图4为图1的金属线栅偏振片中的第二线栅单元的放大结构示意图。

图5为图1的金属线栅偏振片中的第三线栅单元的放大结构示意图。

图6为本申请实施例提供的金属线栅偏振片的第二角度的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的光探测设备的第一角度的结构示意图。

图8为本申请实施例提供的光探测设备的第二角度的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

请参阅图1,图1为本申请实施例提供的金属线栅偏振片的第一角度的结构示意图。金属线栅偏振片110可以包括透明衬底10及设于透明衬底10上的金属层20,金属层20包括第一线栅单元21、第二线栅单元22,第一线栅单元21包括间隔且平行设置的多根第一金属条211,第二线栅单元22包括间隔且平行设置的多根第二金属条221;第一金属条211的延伸方向与第二金属条221的延伸方向不平行。

已知金属线栅偏振片能够透过偏振方向垂直于线栅方向(金属条延伸方向)的入射光,并且反射偏振方向平行于线栅方向的入射光,本申请实施例通过将第一金属条211的延伸方向与第二金属条221的延伸方向设置为不同的方向,从而使得第一线栅单元21与第二线栅单元22所选择透过的偏振光的偏振方向不同,也即是说,当一束具有多个偏振方向的光穿过本申请实施例的金属线栅偏振片110时,从第一线栅单元21与第二线栅单元22中透射出的光线的偏振方向各不相同。当该金属线栅偏振片110应用于光探测设备100时,可以将第一线栅单元21与第二线栅单元22分别对应第一探测单元41与第二探测单元42设置,这样第一探测单元41与第二探测单元42各自检测到的偏振光的偏振方向不同,从而可以采用一个光探测设备100实现多种偏振光的检测,并且,在检测过程中,不需要改变探测单元的位置或方向,使光探测设备100的功能更强大,使用更加便捷。

请参阅图2和图4,图2为图1的金属线栅偏振片中的第一线栅单元的放大结构示意图,图4为图1的金属线栅偏振片中的第二线栅单元的放大结构示意图。第一金属条211的延伸方向可以垂直于第二金属条221的延伸方向。这样从第一线栅单元21透过的偏振光的偏振方向也垂直于从第二线栅单元22透过的偏振光的偏振方向。

请参阅图3,图3为图1的金属线栅偏振片中的第一线栅单元的立体结构示意图。第一线栅单元21中,多根第一金属条211的宽度(L)相等,多根第一金属条211的高度(H)相等,且多根第一金属条211间隔均匀排布,即每两根第一金属条211之间的间隔的宽度(S)相等。示例性地,第一线栅单元21中,L=50nm,S=50nm,H=100nm,线栅周期P=L+S=100nm,占空比=L/L+S=0.5,高宽比=H/L=2。

在一些实施例中,第二线栅单元22中,多根第二金属条221的宽度(L)相等,多根第二金属条221的高度(H)相等,且多根第二金属条221间隔均匀排布,即每两根第二金属条221之间的间隔的宽度(S)相等。示例性地,第二线栅单元22中,L=50nm,S=50nm,H=100nm,线栅周期P=L+S=100nm,占空比=L/L+S=0.5,高宽比=H/L=2。

请参阅图6,图6为本申请实施例提供的金属线栅偏振片的第二角度的结构示意图。第一线栅单元21与第二线栅单元22的线栅周期(P)可以不同。

请结合图6,第一线栅单元21与第二线栅单元22的高宽比(H/L)可以不同。已知高宽比越大,线栅单元的偏振度越高,因此当多个线栅单元的占空比相同且高宽比各不相同时,各个线栅单元的偏振度不同。偏振度=(透过的垂直偏振光-透过的平行偏振光)/(透过的垂直偏振光+透过的平行偏振光),垂直偏振光为偏振方向垂直于线栅方向的偏振光,平行偏振光为偏振方向平行于线栅方向的偏振光。透过的垂直偏振光等于透过的平行偏振光时,偏振度等于0,表示线栅偏振片的偏振性能非常差,当透过的平行偏振光为0时,偏振度为100%,表示线栅偏振片的偏振性能非常好。

请结合图6,第一线栅单元21与第二线栅单元22的线宽可以不同。可以理解的是,线宽即指金属条的宽度(L)。

请参阅图5,同时结合图1,图5为图1的金属线栅偏振片中的第三线栅单元的放大结构示意图。金属层20还可以包括第三线栅单元23,第三线栅单元23包括间隔且平行设置的多根第三金属条231,第一金属条211、第二金属条221、第三金属条231中,任意两者的延伸方向不平行。

在一些实施例中,第三金属条231的延伸方向与第一金属条211的延伸方向之间的夹角为第一锐角,第三金属条231的延伸方向与第二金属条221的延伸方向之间的夹角为第二锐角。示例性,第一锐角为45度,第二锐角为45度;或者,第一锐角为30度,第二锐角为60度;或者,第一锐角为60度,第二锐角为30度。

可以理解的是,除了第一线栅单元21、第二线栅单元22、第三线栅单元23以外,金属层20还可以包括其它线栅单元,例如第四线栅单元、第五线栅单元、第六线栅单元等等,其它线栅单元可以在线栅方向、线栅周期、高宽比、线宽等方面与第一线栅单元21、第二线栅单元22、第三线栅单元23构成差别。

请结合图1,金属层20中,第一线栅单元21的数量可以设置为多个,第二线栅单元22的数量可以设置为多个,第三线栅单元23的数量可以设置为多个。

多个第一线栅单元21按照第一方向X依次排列为第一行,多个第二线栅单元22按照第一方向X依次排列为第二行,多个第三线栅单元23按照第一方向X依次排列为第三行;第一行、第二行、第三行按照垂直于第一方向X的第二方向Y依次排列。示例性地,第一线栅单元21、第二线栅单元22、第三线栅单元23在第二方向Y上对应设置,请结合图1,可以看出,多个第一线栅单元21、多个第二线栅单元22以及多个第三线栅单元23在透明衬底10上呈阵列排布。

本申请中,多个指两个或两个以上,例如三个、四个、五个、六个、七个、八个等等。

在另外一些实施例中,第一线栅单元21的数量可以设置为1个,第二线栅单元22的数量可以设置为1个,第三线栅单元23的数量可以设置为1个。

在一些实施例中,第三线栅单元23中,多根第三金属条231的宽度(L)相等,多根第三金属条231的高度(H)相等,且多根第三金属条231间隔均匀排布,即每两根第三金属条231之间的间隔的宽度(S)相等。示例性地,第三线栅单元23中,L=50nm,S=50nm,H=100nm,线栅周期P=L+S=100nm,占空比=L/L+S=0.5,高宽比=H/L=2。

请结合图6,第一线栅单元21、第二线栅单元22以及第三线栅单元23中,任意两个线栅单元的线栅周期可以不同。

请结合图6,第一线栅单元21、第二线栅单元22以及第三线栅单元23中,任意两个线栅单元的高宽比可以不同。

在一些实施例中,第一线栅单元21、第二线栅单元22以及第三线栅单元23中,任意两个线栅单元的线宽不同。

示例性地,金属层20的材料可以包括铝、银、铬、镁、镍中的一种或多种。

示例性地,透明衬底10的材料可以为玻璃、聚酰亚胺(PI)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

本申请实施例的金属线栅偏振片110可以采用纳米压印(Nano-imprintLithography,NIL)工艺来制备,纳米压印技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题,具有分辨率高、低成本、高产率的特点。纳米压印技术已广泛应用于半导体制造、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)、生物芯片、生物医学等领域。NIL的基本思想是通过模版,将图形转移到相应的衬底上,转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜,通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。整个过程包括压印和图形转移两个过程。根据压印方法的不同,NIL主要可分为热塑(Hot embossing)、紫外固化UV和微接触(Micro contact printing,uCP)三种光刻技术。

请参阅图7与图8,同时结合图1、图2、图4、图5以及图6,图7为本申请实施例提供的光探测设备的第一角度的结构示意图,图8为本申请实施例提供的光探测设备的第二角度的结构示意图。光探测设备100可以包括金属线栅偏振片110与探测器120。金属线栅偏振片110可以为上述任一实施例记载的金属线栅偏振片110。

当金属层20包括第一线栅单元21与第二线栅单元22时,探测器120包括第一探测单元41与第二探测单元42,第一探测单元41与第一线栅单元21对应设置,第二探测单元42与第二线栅单元22对应设置。由于从第一线栅单元21透过的偏振光的偏振方向与从第二线栅单元22透过的偏振光的偏振方向不同,因此第一探测单元41与第二探测单元42各自检测到的偏振光的偏振方向不同,从而可以采用一个光探测设备100实现两种偏振光的检测,并且,在检测过程中,不需要改变探测单元的位置或方向,使光探测设备100的功能更强大,使用更加便捷。

现有的光探测设备在检测光线的偏振信息时,需要翻转偏振片来获得不同偏振方向的偏振光,而本申请实施例的光探测设备100在检测光线的偏振信息时,则不需要旋转金属线栅偏振片110,使用更加便捷。

当金属层20还包括第三线栅单元23时,探测器120还可以包括第三探测单元43,第三探测单元43与第三线栅单元23对应设置。由于从第一线栅单元21透过的偏振光的偏振方向、从第二线栅单元22透过的偏振光的偏振方向、从第三线栅单元23透过的偏振光的偏振方向各不相同,因此第一探测单元41、第二探测单元42、第三探测单元43检测到的偏振光的偏振方向各不相同,从而可以采用一个光探测设备100实现三种偏振光的检测。

可以理解的是,第一探测单元41、第二探测单元42、第三探测单元43可以设置为相同或不同。

示例性地,探测器120还可以包括基板30,第一探测单元41、第二探测单元42、第三探测单元43均设置于基板30上。

示例性地,探测器120可以为多偏振度信息分离探测装置,探测器120对于入射光可以有效区分其不同偏振成分的占比、强度、对应波长等。

本申请实施例的光探测设备100可以应用于CCD成像、相机、激光检测等领域,具有辅助获取光学信息的功能。

以上对本申请实施例提供的金属线栅偏振片与光探测设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

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