CN107561666B - 一种基于金属纳米光栅的偏振片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于金属纳米光栅的偏振片及其制作方法，包括角度调节机构、偏振片本体和控制板，所述角度调节机构的一侧通过导线与控制板连接，所述角度调节机构的顶部安装有偏振片本体，所述控制板电性连接角度调节机构，所述角度调节机构包括指针、第一螺纹杆、滑槽、刻度条、支撑柱、第二螺纹杆、底座、移动条、第一齿轮、连接杆、伺服电机、齿轮条、滑块、滑轨、第二齿轮和主动齿轮，所述底座的一侧开设有滑槽，所述滑槽的上部通过螺栓固定有刻度条，所述底座的顶部中心处通过焊接固定有支撑柱，且支撑柱的顶部通过万向铰链与偏振片本体连接，本发明，结构简单，使用方便，可以有效提高TM偏振光的透射效率。

Description

一种基于金属纳米光栅的偏振片及其制作方法

技术领域

本发明涉及偏振片领域，具体为一种基于金属纳米光栅的偏振片及其制作方法。

背景技术

微偏振片阵列是一种用于测量光线透过不同方向的偏振片后各个偏振方向的光强的器件，使用图像传感器（例如数码相机）采集包含由该微偏振片阵列获得的各偏振分量的图像，并可以进行实时相移分析。微偏振片阵列在干涉光的实时相移、微弱可见光图像增强、红外目标识别等领域有广泛的应用潜力。偏振片一般可以分为反射及折射偏振片、二向色性偏振片、双折射晶体偏振片等传统偏振片和光栅偏振片。传统的偏振片体积过大、制作过程复杂，而且仅仅在较小的波长范围内具有大的消光比，不能满足显示行业轻量型、超薄型、低成本的要求；同时现有的偏振片也不具有调节角度的功能。

所以，如何设计一种基于金属纳米光栅的偏振片及其制作方法，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于金属纳米光栅的偏振片及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于金属纳米光栅的偏振片，包括角度调节机构、偏振片本体和控制板，所述角度调节机构的一侧通过导线与控制板连接，所述角度调节机构的顶部安装有偏振片本体，所述控制板电性连接角度调节机构。

根据上述技术方案，所述角度调节机构包括指针、第一螺纹杆、滑槽、刻度条、支撑柱、第二螺纹杆、底座、移动条、第一齿轮、连接杆、伺服电机、齿轮条、滑块、滑轨、第二齿轮和主动齿轮，所述底座的一侧开设有滑槽，所述滑槽的上部通过螺栓固定有刻度条，所述底座的顶部中心处通过焊接固定有支撑柱，且支撑柱的顶部通过万向铰链与偏振片本体连接，所述底座的底部内壁中心处通过螺栓固定有滑轨，所述滑轨上对称安装有两个滑块，且两个滑块通过移动条连接，所述移动条的一侧通过焊接固定有齿轮条，所述移动条的另一侧中心处安装有连接杆，且连接杆穿过滑槽与空气接触，所述连接杆的顶部通过螺栓固定有指针，所述指针与刻度条配合使用，所述齿轮条的两侧分别对称安装有第一齿轮和第二齿轮，且第一齿轮和第二齿轮均与齿轮条啮合连接，所述第一齿轮的中心处转动连接有第一螺纹杆，所述第二齿轮的中心处转动连接有第二螺纹杆，且第一螺纹杆和第二螺纹杆均穿过底座与偏振片本体的对应两侧连接，所述齿轮条的中心处啮合连接有主动齿轮，所述主动齿轮的中心处与伺服电机的输出轴连接，所述伺服电机通过螺栓固定在底座的底部内壁，所述控制板电性连接伺服电机。

根据上述技术方案，所述第一螺纹杆和第二螺纹杆的螺纹方向相反。

根据上述技术方案，所述偏振片本体包括基底、第一金属层、沟槽、光栅介质层、第二金属层和第三金属层，所述基底的顶部设置有第一金属层，所述第一金属层的顶部均匀分布有若干个光栅介质层，且两个光栅介质层之间形成沟槽，所述光栅介质层的顶部设置有第二金属层，所述沟槽的底部设置有第三金属层。

根据上述技术方案，所述光栅介质层的折射率在1.4至2.4之间。

根据上述技术方案，所述基底与光栅介质层均为透明柔性材料或者玻璃。

一种基于金属纳米光栅的偏振片的制作方法，包括如下步骤：

1）在基底上镀一层第一金属层并干燥处理；

2）用光栅模板在第一金属层上形成光栅介质层；

3）在光栅介质层的表面利用物理溅射方法形成第二金属层和第三金属层，以得到金属纳米光栅的偏振片结构；

4）对金属纳米光栅的偏振片结构进行清洗和修整。

根据上述技术方案，所述步骤1）干燥处理采用热板或烘箱烘烤，所述烘烤温度为120-220℃，所述烘烤时间为 10-60 分钟。

根据上述技术方案，所述步骤2）第一金属层与光栅介质层通过纳米压印方法制成。

根据上述技术方案，所述步骤4）清洗采用丁酮伴随超声处理或用O₂等离子体去除。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置的角度调节机构，便于调节偏振片本体的角度，有效提升使用的方便性；通过操控控制板使伺服电机工作，便于带动齿轮条移动，继而带动第一齿轮和第二齿轮旋转，同时第一螺纹杆和第二螺纹杆的螺纹方向相反，便于带动偏振片本体调节角度，有效提升使用的方便性；移动条移动，便于带动指针移动，便于显示旋转角度，有效提升使用的方便性；偏振片本体的调整，可以有效提高TM偏振光的透射效率。

附图说明

图1是本发明的偏振片整体结构示意图；

图2是本发明的角度调节机构内部结构示意图；

图3是本发明的偏振片本体结构示意图；

图中标号：1、角度调节机构；2、指针；3、第一螺纹杆；4、滑槽；5、刻度条；6、支撑柱；7、偏振片本体；8、第二螺纹杆；9、控制板；10、底座；11、移动条；12、第一齿轮；13、连接杆；14、伺服电机；15、齿轮条；16、滑块；17、滑轨；18、第二齿轮；19、主动齿轮；20、基底；21、第一金属层；22、沟槽；23、光栅介质层；24、第二金属层；25、第三金属层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种基于金属纳米光栅的偏振片，包括角度调节机构1、偏振片本体7和控制板9，角度调节机构1的一侧通过导线与控制板9连接，角度调节机构1的顶部安装有偏振片本体7，控制板9电性连接角度调节机构1。

根据上述技术方案，角度调节机构1包括指针2、第一螺纹杆3、滑槽4、刻度条5、支撑柱6、第二螺纹杆8、底座10、移动条11、第一齿轮12、连接杆13、伺服电机14、齿轮条15、滑块16、滑轨17、第二齿轮18和主动齿轮19，底座10的一侧开设有滑槽4，滑槽4的上部通过螺栓固定有刻度条5，底座10的顶部中心处通过焊接固定有支撑柱6，且支撑柱6的顶部通过万向铰链与偏振片本体7连接，底座10的底部内壁中心处通过螺栓固定有滑轨17，滑轨17上对称安装有两个滑块16，且两个滑块16通过移动条11连接，移动条11的一侧通过焊接固定有齿轮条15，移动条11的另一侧中心处安装有连接杆13，且连接杆13穿过滑槽4与空气接触，连接杆13的顶部通过螺栓固定有指针2，指针2与刻度条5配合使用，齿轮条15的两侧分别对称安装有第一齿轮12和第二齿轮18，且第一齿轮12和第二齿轮18均与齿轮条15啮合连接，第一齿轮12的中心处转动连接有第一螺纹杆3，第二齿轮18的中心处转动连接有第二螺纹杆8，且第一螺纹杆3和第二螺纹杆8均穿过底座10与偏振片本体7的对应两侧连接，齿轮条15的中心处啮合连接有主动齿轮19，主动齿轮19的中心处与伺服电机14的输出轴连接，伺服电机14通过螺栓固定在底座10的底部内壁，控制板9电性连接伺服电机14。

根据上述技术方案，第一螺纹杆3和第二螺纹杆8的螺纹方向相反。

根据上述技术方案，偏振片本体7包括基底20、第一金属层21、沟槽22、光栅介质层23、第二金属层24和第三金属层25，基底20的顶部设置有第一金属层21，第一金属层21的顶部均匀分布有若干个光栅介质层23，且两个光栅介质层23之间形成沟槽22，光栅介质层23的顶部设置有第二金属层24，沟槽22的底部设置有第三金属层25。

根据上述技术方案，光栅介质层23的折射率在1.4至2.4之间。

根据上述技术方案，基底20与光栅介质层23均为透明柔性材料或者玻璃。

一种基于金属纳米光栅的偏振片的制作方法，包括如下步骤：

1）在基底上镀一层第一金属层并干燥处理；

2）用光栅模板在第一金属层上形成光栅介质层；

3）在光栅介质层的表面利用物理溅射方法形成第二金属层和第三金属层，以得到金属纳米光栅的偏振片结构；

4）对金属纳米光栅的偏振片结构进行清洗和修整。

根据上述技术方案，步骤1）干燥处理采用热板或烘箱烘烤，烘烤温度为120-220℃，烘烤时间为 10-60 分钟。

根据上述技术方案，步骤2）第一金属层与光栅介质层通过纳米压印方法制成。

根据上述技术方案，步骤4）清洗采用丁酮伴随超声处理或用O₂等离子体去除。

基于上述，本发明的优点在于，本发明通过设置的角度调节机构1，便于调节偏振片本体7的角度，有效提升使用的方便性；通过操控控制板9使伺服电机14工作，便于带动齿轮条15移动，继而带动第一齿轮12和第二齿轮18旋转，同时第一螺纹杆3和第二螺纹杆8的螺纹方向相反，便于带动偏振片本体7调节角度，有效提升使用的方便性；移动条11移动，便于带动指针2移动，便于显示旋转角度，有效提升使用的方便性；偏振片本体7的调整，可以有效提高TM偏振光的透射效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于金属纳米光栅的偏振片，其特征在于：包括角度调节机构(1)、偏振片本体(7)和控制板(9)，所述角度调节机构(1)的一侧通过导线与控制板(9)连接，所述角度调节机构(1)的顶部安装有偏振片本体(7)，所述控制板(9)电性连接角度调节机构(1)；

所述角度调节机构(1)包括指针(2)、第一螺纹杆(3)、滑槽(4)、刻度条(5)、支撑柱(6)、第二螺纹杆(8)、底座(10)、移动条(11)、第一齿轮(12)、连接杆(13)、伺服电机(14)、齿轮条(15)、滑块(16)、滑轨(17)、第二齿轮(18)和主动齿轮(19)，所述底座(10)的一侧开设有滑槽(4)，所述滑槽(4)的上部通过螺栓固定有刻度条(5)，所述底座(10)的顶部中心处通过焊接固定有支撑柱(6)，且支撑柱(6)的顶部通过万向铰链与偏振片本体(7)连接，所述底座(10)的底部内壁中心处通过螺栓固定有滑轨(17)，所述滑轨(17)上对称安装有两个滑块(16)，且两个滑块(16)通过移动条(11)连接，所述移动条(11)的一侧通过焊接固定有齿轮条(15)，所述移动条(11)的另一侧中心处安装有连接杆(13)，且连接杆(13)穿过滑槽(4)与空气接触，所述连接杆(13)的顶部通过螺栓固定有指针(2)，所述指针(2)与刻度条(5)配合使用，所述齿轮条(15)的两侧分别对称安装有第一齿轮(12)和第二齿轮(18)，且第一齿轮(12)和第二齿轮(18)均与齿轮条(15)啮合连接，所述第一齿轮(12)的中心处转动连接有第一螺纹杆(3)，所述第二齿轮(18)的中心处转动连接有第二螺纹杆(8)，且第一螺纹杆(3)和第二螺纹杆(8)均穿过底座(10)与偏振片本体(7)的对应两侧连接，所述齿轮条(15)的中心处啮合连接有主动齿轮(19)，所述主动齿轮(19)的中心处与伺服电机(14)的输出轴连接，所述伺服电机(14)通过螺栓固定在底座(10)的底部内壁，所述控制板(9)电性连接伺服电机(14)，所述第一螺纹杆(3)和第二螺纹杆(8)的螺纹方向相反；

通过操控所述控制板(9)使伺服电机(14)工作，带动所述齿轮条(15)移动，继而带动所述第一齿轮(12)和第二齿轮(18)旋转，最终带动所述偏振片本体(7)调节角度；

所述偏振片本体(7)包括基底(20)、第一金属层(21)、沟槽(22)、光栅介质层(23)、第二金属层(24)和第三金属层(25)，所述基底(20)的顶部设置有第一金属层(21)，所述第一金属层(21)的顶部均匀分布有若干个光栅介质层(23)，且两个光栅介质层(23)之间形成沟槽(22)，所述光栅介质层(23)的顶部设置有第二金属层(24)，所述沟槽(22)的底部设置有第三金属层(25)。

2.根据权利要求1所述的一种基于金属纳米光栅的偏振片，其特征在于：所述光栅介质层(23)的折射率在1.4至2.4之间。

3.根据权利要求1所述的一种基于金属纳米光栅的偏振片，其特征在于：所述基底(20)与光栅介质层(23)均为透明柔性材料或者玻璃。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的金属纳米光栅的偏振片的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)在基底上镀一层第一金属层并干燥处理；

2)用光栅模板在第一金属层上形成光栅介质层；

3)在光栅介质层的表面利用物理溅射方法形成第二金属层和第三金属层，以得到金属纳米光栅的偏振片结构；

4)对金属纳米光栅的偏振片结构进行清洗和修整。

5.根据权利要求4所述的一种基于金属纳米光栅的偏振片的制作方法，其特征在于：步骤1)干燥处理采用热板或烘箱烘烤，所述烘烤温度为120-220℃，所述烘烤时间为10-60分钟。

6.根据权利要求4所述的一种基于金属纳米光栅的偏振片的制作方法，其特征在于：步骤2)第一金属层与光栅介质层通过纳米压印方法制成。

7.根据权利要求4所述的一种基于金属纳米光栅的偏振片的制作方法，其特征在于：步骤4)清洗采用丁酮伴随超声处理或用O₂等离子体去除。