刘澍鑫， 庄仲森， 李 燕， 阎泽昆， 苏翼凯

(上海交通大学 电子工程系， 上海 200240)

1 引 言

Pancharatnam-Berry(PB)相元件，也叫几何相位元件，通过控制光学各向异性材料光轴的空间变化实现对相位的调制，在显示、成像、通讯等众多领域都有着广阔的应用前景，近年来引起学术界的广泛关注和研究[1-3]。目前，实现PB相调制材料主要包括超表面和液晶(LC)。 相比于人工精密制作的微纳超表面材料，液晶是一种天然的双折射材料，具备独特的优势：电控可调、大双折射率、易于加工等。近几年随着光配向技术的发展，使得液晶分子指向矢的任意排布成为可能[4-6]。通过液晶制作的PB相光学元件可应用于光线偏转、成像、光场调控等领域[7-14]。

具有光学各向异性吸收特性的光取向材料经过偏振光照射之后发生物理或化学反应，产生影响液晶分子排布的表面作用力，从而实现局部区域液晶指向矢的有序排布，制备具有不同功能的PB相液晶器件[15]。目前的光取向材料包括顺反异构、光交联、光降解、偶氮染料重排列等多种光敏材料[6,16]。本文主要针对甲基红(Methyl Red, MR)和SD1两种光敏材料进行相应的PB相器件研究和制备工作。

液晶PB相光学元件的光配向制作方法可以大致分为两类：干涉法和非干涉法。干涉法通过两束圆偏振光干涉，形成不同偏振方向的线偏振光场。利用干涉法虽然可实现高精度元器件制作，但光束干涉的过程中极易受到震动、空气扰动等环境因素的影响，且需要相干光源，对实验环境的要求较高[17-18]。……