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概述
調(diào)研大綱

線柵偏振片(Wire Grid Polarizer,WGP)作為光電子領(lǐng)域的關(guān)鍵元件,在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)揮著不可或缺的作用,其獨特的光學(xué)特性使其能夠?qū)獾钠駪B(tài)進(jìn)行精確控制,廣泛應(yīng)用于顯示器、相機(jī)、投影儀、增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)/ 虛擬現(xiàn)實(VR)設(shè)備等眾多領(lǐng)域,隨著科技的飛速發(fā)展,這些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芫€柵偏振片的需求日益增長,推動著線柵偏振片市場不斷擴(kuò)張和技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新。

線柵偏振片是一種將很窄(亞波長)的金屬條制備在玻璃襯底上或制備在無支撐設(shè)備上(波長更長時)的光學(xué)元件,其通過衍射光柵原理使透射光成為偏振光。當(dāng)光線入射到線柵偏振片時,由于金屬條的存在,與金屬條平行方向的電場分量會被強(qiáng)烈反射或吸收,而垂直于金屬條方向的電場分量則能夠順利透過,從而實現(xiàn)對光偏振態(tài)的選擇,使透射光成為偏振光。在由金屬層構(gòu)成的線柵偏振片中,金屬層呈層狀結(jié)構(gòu)一一排列在線柵上。當(dāng)光線入射至線柵偏振片時,在金屬層的表面自由電子的振蕩作用下,將與線柵平行振動的電場矢量分量的光線幾乎全部反射,而將垂直于線柵的電場矢量分量的光線幾乎全部透過 。線柵周期、線柵寬度和線柵高度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對其偏振性能有著關(guān)鍵影響。例如,線柵周期越小,可實現(xiàn)偏振的波長范圍越窄,但偏振效果可能更優(yōu);線柵寬度和高度的變化也會改變金屬條對不同偏振方向光的反射和透射特性。

根據(jù)市場調(diào)研發(fā)現(xiàn),線柵偏振片的主要生產(chǎn)工藝包括納米壓印及刻蝕等。納米壓印技術(shù)是將具有納米級圖案的模板通過壓力或熱壓等方式復(fù)制到基底材料上,形成所需的線柵結(jié)構(gòu)。這種工藝具有成本較低、圖形分辨率較高的優(yōu)勢,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的線柵制備,已成為納米結(jié)構(gòu)制備的重要技術(shù),通過納米壓印技術(shù)制作的線柵偏光片,可將納米金屬圖案集成在顯示基板上,具有集成度高、背光利用率高、耐高溫、輕薄等優(yōu)勢,在微納器件、集成光學(xué)和低功耗需求產(chǎn)品中具有巨大應(yīng)用前景。?

刻蝕工藝則是通過化學(xué)或物理方法去除不需要的材料,從而形成精確的線柵圖案。常見的刻蝕方式有反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、電感耦合等離子體刻蝕(ICP)等。其中,反應(yīng)離子刻蝕利用等離子體中的活性離子與材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),實現(xiàn)材料的去除;電感耦合等離子體刻蝕則通過強(qiáng)耦合的等離子體源產(chǎn)生高密度等離子體,提高刻蝕速率和刻蝕精度??涛g工藝的優(yōu)點是能夠精確控制線柵的尺寸和形狀,適合制作高精度的線柵偏振片,但成本相對較高,且對設(shè)備和工藝控制要求嚴(yán)格。?

不同生產(chǎn)工藝各有優(yōu)缺點。納米壓印工藝在大規(guī)模生產(chǎn)中具有成本優(yōu)勢,適合制備大面積、低精度要求的線柵偏振片;而刻蝕工藝雖然成本較高,但能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的線柵制作,適用于對偏振性能要求苛刻的高端應(yīng)用領(lǐng)域。在實際生產(chǎn)中,企業(yè)通常會根據(jù)產(chǎn)品的需求和成本考量,選擇合適的生產(chǎn)工藝或結(jié)合多種工藝來制備線柵偏振片。

線柵偏振片的發(fā)展歷程伴隨著光學(xué)技術(shù)和微納加工技術(shù)的不斷進(jìn)步。早期,線柵偏振片由于制備技術(shù)的限制,線柵尺寸較大,只能應(yīng)用于紅外波段,且性能有限。隨著光刻技術(shù)的發(fā)展,線柵的制備精度得到提高,線柵偏振片開始在一些特定的光學(xué)系統(tǒng)中得到應(yīng)用,但光刻工藝成本高昂,限制了其大規(guī)模推廣。?

近年來,納米壓印技術(shù)和先進(jìn)刻蝕技術(shù)的出現(xiàn),為線柵偏振片的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。納米壓印技術(shù)以其低成本、高分辨率的優(yōu)勢,使得線柵偏振片的制備更加高效和經(jīng)濟(jì),能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求;同時,刻蝕技術(shù)的不斷改進(jìn),實現(xiàn)了更精細(xì)的線柵結(jié)構(gòu)制作,提高了線柵偏振片在可見光和紫外光波段的性能,拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。?

隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)/ 虛擬現(xiàn)實(VR)、投影儀、平視顯示器等新興領(lǐng)域的快速發(fā)展,對高性能線柵偏振片的需求急劇增長,進(jìn)一步推動了線柵偏振片行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)不斷加大研發(fā)投入,致力于開發(fā)新型的材料和制備工藝,以提高線柵偏振片的性能、降低成本,并拓展其在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

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