利用多通道的平面光學(xué)元件實現(xiàn)對光的振幅、相位、偏振、波長等參量的多自由度操控是當(dāng)代諸多光電子信息研究的基石。以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)的光學(xué)隱寫術(shù)在光信息存儲、光學(xué)加密、光學(xué)防偽等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)光學(xué)隱寫系統(tǒng)加工過程復(fù)雜，器件口徑小，編碼及解碼過程自由度受限，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。
圖1. 基于液晶實現(xiàn)光學(xué)隱寫術(shù)的原理。a. 液晶光學(xué)隱寫器件示意圖。b. 正交偏光顯微鏡下平行取向的液晶織構(gòu)。c. 基于平行取向液晶疇實現(xiàn)萬花筒圖像。d. 正交偏光顯微鏡下扭曲向列相液晶織構(gòu)。e. 基于扭曲向列相液晶疇實現(xiàn)中國風(fēng)水墨畫。
其中?為液晶扭曲角度，
，光透過液晶層產(chǎn)生的相位延遲為
，αp為入射光相對入射端液晶指向矢的偏振角度？赏频，經(jīng)過檢偏器后的透射光強為：
αa為入檢偏器透光軸相對液晶指向矢的角度。
可以看出，透射光強度受液晶扭曲角度、起偏角、檢偏角等因素影響。當(dāng)扭曲角度為0°（即平行取向）且平行于正交偏振片（透光軸沿x/y方向）的任意一透光軸時，液晶器件對光不產(chǎn)生調(diào)制，透過光強為0，因此呈現(xiàn)暗態(tài)；當(dāng)液晶取向方向與起偏（檢偏）器透光軸存在一定夾角α時，透射光產(chǎn)生相應(yīng)的相位延遲，器件呈現(xiàn)出偏振干涉色（圖1b, c）；扭曲向列相液晶可以改變?nèi)肷涔獾钠穹较颍谡黄馄驴蓪崿F(xiàn)任意灰度圖案（圖1d, e）。有趣的是，取向方向為α的液晶疇與取向方向為π-α的液晶疇具有相同相位延遲，即二者在正交偏光片下呈現(xiàn)出相同的偏振干涉色。于是，將不同信息編碼為液晶疇結(jié)構(gòu)的取向信息，通過合理設(shè)計液晶疇結(jié)構(gòu)的取向方向與起偏/檢偏器的角度，即可實現(xiàn)不同信息的隱藏與讀取。
圖2. 基于平行取向液晶疇的光學(xué)隱寫術(shù)及電場調(diào)諧的偏振干涉色
圖4. 電場調(diào)控實現(xiàn)光學(xué)隱寫術(shù)及視角依賴的光學(xué)隱寫術(shù)
該研究工作得到了國家重點研發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金、上海市科委創(chuàng)新計劃項目、上海市科學(xué)委員會、上海市教育發(fā)展基金會、上海市教委“曙光計劃”的支持。
相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1002/adom.202202971
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211521
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