相位调制装置及其制备方法、相位调制设备与流程

1.本公开实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种相位调制装置及其制备方法、相位调制设备。

背景技术：

2.波束整形在各种波段领域都具有重要的地位，尤其是在雷达、成像及探测等领域。在实际应用中，波束的相位信息是非常重要的信息。通过相位调制，我们可以将信息加载在波束上，通过返回波束的相位变化，即可知道波束经历了什么，得到需要探测或成像的物体信息，并可以实现复现。
3.经本技术发明人研究发现，目前的相位调制装置需要通过机械结构实现，包含了大量微纳结构，存在着制备工艺复杂、成本高等问题。

技术实现要素：

4.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
5.本公开实施例提供一种相位调制装置及其制备方法、相位调制设备，以解决现有相位调制装置的制备工艺复杂、成本高等问题。
6.第一方面，本公开实施例提供一种相位调制装置，包括基底、设置在所述基底上的波导层以及设置在所述波导层远离所述基底一侧的相位调制层；所述相位调制层包括相对设置的控制电极以及夹设在所述控制电极之间的液晶层；所述波导层在所述基底上的正投影位于所述液晶层在所述基底上的正投影的范围内，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述波导层在所述基底上的正投影的两侧。
7.一示例性实施例中，所述波导层包括氮化硅波导。
8.一示例性实施例中，所述基底的材料包括氧化硅。
9.一示例性实施例中，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述基底的相对两侧，所述波导层在所述基底上的正投影呈条状，所述波导层的延伸方向与所述控制电极的延伸方向相同。
10.一示例性实施例中，在垂直于所述基底的平面内，所述波导层的截面呈矩形，所述波导层的宽度为：大于或等于200纳米且小于或等于500纳米，所述波导层的厚度为：大于或等于150纳米且小于或等于300纳米。
11.一示例性实施例中，在垂直于所述基底的平面内，所述液晶层的截面呈矩形，所述液晶层的厚度为：大于或等于5微米且小于或等于20微米。
12.一示例性实施例中，所述基底包括凹槽，所述波导层填充在所述凹槽内。
13.一示例性实施例中，所述相位调制装置还包括位于所述相位调制层远离所述基底一侧的盖板，所述相位调制层在所述基底上的正投影位于所述盖板在所述基底上的正投影的范围内。
14.一示例性实施例中，所述盖板的材料包括氧化硅。
15.第二方面，本公开实施例提供了一种相位调制装置的制备方法，包括在基底上形成波导层，在所述波导层远离所述基底的一侧形成相位调制层；其中，所述相位调制层包括相对设置的控制电极以及夹设在所述控制电极之间的液晶层，所述波导层在所述基底上的正投影位于所述液晶层在所述基底上的正投影的范围内，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述波导层在所述基底上的正投影的两侧。
16.第三方面，本公开实施例提供了一种相位调制设备，包括如上所述的至少一个相位调制装置。
17.一示例性实施例中，所述至少一个相位调制装置沿第一方向依次排列，所述相位调制装置的所述控制电极沿所述第一方向相对设置。
18.一示例性实施例中，所述至少一个相位调制装置沿第一方向和第二方向依次排列，所述第一方向和所述第二方向交叉；所述相位调制装置的所述控制电极沿所述第一方向相对设置，在沿所述第二方向上，相邻的所述相位调制装置之间设置有绝缘层。
19.一示例性实施例中，所述相位调制设备还包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述相位调制装置连接，设置为控制所述相位调制装置的控制电极的电压。
20.一示例性实施例中，所述相位调制设备还包括至少一个开关单元以及沿所述第一方向设置的多条行扫描线，所述开关单元的一端与所述相位调制装置连接，所述开关单元的另一端与所述相位调制装置所在行的所述行扫描线连接；所述行扫描线与所述驱动芯片连接。
21.本公开实施例提出的相位调制装置的结构简单，不需要设置复杂的机械结构，也不需要设置大量的微纳结构，具有成本低廉，制备工艺简单，集成化程度高等优点。解决了现有相位调制装置的制备工艺复杂、成本高等问题。
22.在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
23.附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。
24.图1为本公开示例性实施例中相位调制装置的结构示意图；
25.图2为一示例性实施例中图1所示的相位调制装置的俯视图；
26.图3为液晶折射率为1.5的情况下图1中波导的传播本征模的仿真结果图；
27.图4为液晶折射率为1.55的情况下图1中波导的传播本征模的仿真结果图；
28.图5为液晶折射率为1.6的情况下图1中波导的传播本征模的仿真结果图；
29.图6为另一种示例性实施例相位调制装置的结构示意图；
30.图7为液晶折射率为1.5的情况下图6中波导的传播本征模的仿真结果图；
31.图8为液晶折射率为1.55的情况下图6中波导的传播本征模的仿真结果图；
32.图9为液晶折射率为1.6的情况下图6中波导的传播本征模的仿真结果图；
33.图10为一种示例性实施例中在基底上形成凹槽后的示意图；
34.图11为一种示例性实施例中在基底上形成波导层后的示意图；
35.图12为一种示例性实施例中在基底上形成控制电极层后的示意图；
和“漏电极”可以互相调换，“源端”和“漏端”可以互相调换。
52.在本说明书中，“电连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的传输，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等开关元件、电阻器、电感器、电容器、其它具有各种功能的元件等。
53.在本说明书中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10
°
以上且10
°
以下的状态，因此，也包括该角度为-5
°
以上且5
°
以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80
°
以上且100
°
以下的状态，因此，也包括85
°
以上且95
°
以下的角度的状态。
54.在本说明书中，“膜”和“层”可以相互调换。例如，有时可以将“导电层”换成为“导电膜”。与此同样，有时可以将“绝缘膜”换成为“绝缘层”。
55.本说明书中三角形、矩形、梯形、五边形或六边形等并非严格意义上的，可以是近似三角形、矩形、梯形、五边形或六边形等，可以存在公差导致的一些小变形，可以存在导角、弧边以及变形等。
56.本公开中的“约”，是指不严格限定界限，允许工艺和测量误差范围内的数值。
57.本公开实施例提供一种相位调制装置，包括基底、设置在基底上的波导层以及设置在波导层远离基底一侧的相位调制层，相位调制层包括相对设置的控制电极以及夹设在控制电极之间的液晶层，波导层在基底上的正投影位于液晶层在基底上的正投影的范围内，控制电极在基底上的正投影位于波导层在基底上的正投影的两侧。
58.本公开实施例提出的相位调制装置，利用基底限制波束的传播路径，使波束在波导层中传输。通过调整控制电极的电压，可以调整施加在液晶层两侧的电压，进而可以控制液晶层中液晶分子的偏转角度，改变液晶分子的折射率，波束经过液晶层后相位发生变化，通过控制液晶分子的折射率可以实现对波束的相位进行调制。本公开实施例提出的相位调制装置的结构简单，不需要设置复杂的机械结构，也不需要设置大量的微纳结构，具有成本低廉，制备工艺简单，集成化程度高等优点。
59.一示例性实施例中，所述波导层包括氮化硅波导。
60.在其他实施方式中，波导层可以包括其它类型的波导，波导材料可以是高折射率介质材料。在示例性实施方式中，波导材料的折射率可以大于或等于1.9，波导材料可以为硅、氮化硅、铌酸锂等材料。在实际应用中，可以根据需要选择合适折射率的波导材料，本公开对此不作限制。
61.一示例性实施例中，所述基底的材料包括氧化硅。
62.在示例性实施方式中，基底能够阻挡波束的传输，使波束限制在波导中进行传输。基底材料的折射率可以低于波导材料的折射率，例如，基底材料的折射率可以在1.4至1.6之间，基底材料还可以选择聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，简称pmma)、聚碳酸酯(polycarbonate，简称pc)或其他树脂类胶材，可以根据需要选择基底的材料以及波导层中波导的材料，本公开对此不作限制。
63.一示例性实施例中，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述基底的相对两侧，所述波导层在所述基底上的正投影呈条状，所述波导层的延伸方向与所述控制电极的延伸方向相同。
64.在示例性实施方式中，波导层可以包括两条或多条波导，例如，波导层在基底上的
正投影可以呈相互平行的条状，波导层的延伸方向与控制电极的延伸方向可以相同。本公开对波导层包含波导的数量不作限制。
65.在其它实施方式中，波导层在基底上的正投影可以呈其它形状，例如：弧形、半圆形、“s”形、“e”形等形状，波导层的延伸方向与控制电极的延伸方向可以不同。可以根据需要设置波导层的形状、尺寸、延伸方向及在基底上的正投影形状，本公开对此不作限制。
66.一示例性实施例中，在垂直于所述基底的平面内，所述波导层的截面呈矩形，所述波导层的宽度为：大于或等于200纳米且小于或等于500纳米，所述波导层的厚度为：大于或等于150纳米且小于或等于300纳米。
67.一示例性实施例中，在垂直于所述基底的平面内，所述液晶层的截面呈矩形，所述液晶层的厚度为：大于或等于5微米且小于或等于20微米。
68.在波导层的宽度设置为大于或等于200纳米且小于或等于500纳米，波导层的厚度设置为大于或等于150纳米且小于或等于300纳米，且液晶层的厚度设置为大于或等于5微米且小于或等于20微米的情况下，可以获得波长为1.55微米的波束。
69.一示例性实施例中，所述基底包括凹槽，所述波导层填充在所述凹槽内。
70.一示例性实施例中，所述相位调制装置还包括位于所述相位调制层远离所述基底一侧的盖板，所述相位调制层在所述基底上的正投影位于所述盖板在所述基底上的正投影的范围内。
71.一示例性实施例中，所述盖板的材料包括氧化硅。
72.本实施方式中，盖板和基底可以形成氧化硅包层，使波导层产生的波束可以很好地被限制在波导层内传输。在其它实施方式中，盖板的材料还可以是普通玻璃、石英玻璃、苏打玻璃等，可以保证盖板具有一定的硬度。可以根据需要选择盖板的材料，本公开对此不作限制。
73.一示例性实施例中，所述盖板通过框胶与所述控制电极连接。
74.图1为本公开示例性实施例中相位调制装置的结构示意图。如图1所示，本公开示例性实施例一种相位调制装置包括基底1、设置在基底1上的波导层2以及设置在波导层2远离基底1一侧的相位调制层，相位调制层包括相对设置的控制电极3以及夹设在控制电极3之间的液晶层4，波导层2在基底1上的正投影位于液晶层4在基底1上的正投影的范围内，控制电极3在基底1上的正投影位于波导层2在基底1上的正投影的两侧，波导层2在基底1上的正投影与控制电极3在基底1上的正投影没有交叠。基底1的材料可以采用氧化硅，波导层2可以包括氮化硅波导。
75.如图1所示，在垂直于基底1的平面内，波导层2的截面可以呈矩形，波导层2的宽度d可以为波导层2靠近控制电极3的两侧表面之间的距离，波导层2的厚度h可以为波导层2靠近基底1一侧的表面与远离基底1一侧的表面之间的距离。在示例性实施例中，波导层2的宽度d可以设置为：大于或等于200纳米且小于或等于500纳米，波导层2的厚度h可以设置为：大于或等于150纳米且小于或等于300纳米。在垂直于基底1的平面内，相位调制层的截面可以呈矩形，控制电极3和液晶层4的截面形状可以均为矩形，液晶层4的厚度d可以为液晶层4靠近基底1一侧的表面与远离基底1一侧的表面之间的距离。在示例性实施例中，液晶层4的厚度d可以设置为：大于或等于5微米且小于或等于20微米。在波导层2的宽度d设置为大于或等于200纳米且小于或等于500纳米，波导层2的厚度h设置为大于或等于150纳米且小于
或等于300纳米，且液晶层4的厚度d设置为大于或等于5微米且小于或等于20微米的情况下，可以获得波长为1.55微米的波束。在其他实施方式中，在垂直于基底1的平面内，波导层2的截面形状可以呈三角形、梯形、平行四边形、其它形状的多边形及圆形等形状，在实际应用中，可以根据需要设置波导层2和液晶层4的形状和尺寸关系，本公开对此不作限制。
76.图2为一示例性实施例中图1所示的相位调制装置的俯视图。如图2所示，相位调制层在基底1上的正投影位于基底1的范围内，控制电极3在基底1上的正投影可以位于基底1的相对两侧，波导层2在基底1上的正投影可以呈条状，波导层2的延伸方向与控制电极3的延伸方向可以相同。在图2所示的结构中，波导层2在基底上的正投影为矩形，矩形的长度方向和控制电极3的延伸方向相同。在其它实施方式中，波导层2在基底上的正投影可以呈其它形状，例如：弧形、半圆形、“s”形、“e”形等形状，波导层2的延伸方向与控制电极3的延伸方向可以不相同，可以根据需要设置波导层的形状、尺寸、延伸方向及在基底上的正投影形状，本公开对此不作限制。
77.图3为液晶折射率为1.5的情况下图1中波导的传播本征模的仿真结果图。图4为液晶折射率为1.55的情况下图1中波导的传播本征模的仿真结果图。图5为液晶折射率为1.6的情况下图1中波导的传播本征模的仿真结果图。图3至图5为采用有限差分法对图1所示波导的传播本征模进行仿真的结果，图3至图5中仅对基底1、波导层2和液晶层4进行了示意。结合图3至图5可以看出，基底1可以将波束很好的限制在波导层2中，随着液晶层4中液晶折射率的增加，波导层2发出波束的相位随之受到影响，波束模式随液晶折射率的改变而随之发生变化，波束的辐射范围越来越广。可见，通过调整液晶层2中液晶的折射率，可以对波导层2发出波束的相位进行调制。
78.图6为另一种示例性实施例相位调制装置的结构示意图。图6所示的相位调制装置的结构和图1所示的相位调制装置的结构基本相同，区别在于，在图6中，基底1包括凹槽，波导层2填充在凹槽内，图6所示的相位调制装置还示意了盖板5，盖板5可以位于相位调制层远离基底1的一侧，相位调制层在基底1上的正投影可以位于盖板5在基底1上的正投影的范围内。在示例性实施方式中，盖板5的材料可以为氧化硅。在示例性实施方式中，盖板5可以通过框胶(图未示)与控制电极3连接。图6所示的相位调制装置除去盖板5的俯视图可以参见图2，其它细节可以参照对图1和图2的描述，在此不再赘述。
79.图7为液晶折射率为1.5的情况下图6中波导的传播本征模的仿真结果图。图8为液晶折射率为1.55的情况下图6中波导的传播本征模的仿真结果图。图9为液晶折射率为1.6的情况下图6中波导的传播本征模的仿真结果图。图7至图9为采用有限差分法对图6所示波导的传播本征模进行仿真的结果，图7至图9中仅对基底1、波导层2和液晶层4进行了示意。结合图7至图9可以看出，基底1可以将波束很好的限制在波导层2中，随着液晶层4中液晶折射率的增加，波导层2发出波束的相位随之受到影响，波束模式随液晶折射率的改变而随之发生变化，波束的辐射范围越来越广。可见，通过调整液晶层2中液晶的折射率，可以对波导层2发出波束的相位进行调制。
80.下面通过相位调制装置的制备过程进行示例性说明。本公开所说的“图案化工艺”，对于金属材料、无机材料或透明导电材料，包括涂覆光刻胶、掩模曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等处理，对于有机材料，包括涂覆有机材料、掩模曝光和显影等处理。沉积可以采用溅射、蒸镀、化学气相沉积中的任意一种或多种，涂覆可以采用喷涂、旋涂和喷墨打印中
的任意一种或多种，刻蚀可以采用干刻和湿刻中的任意一种或多种，本公开不做限定。“薄膜”是指将某一种材料在基底上利用沉积、涂覆或其它工艺制作出的一层薄膜。若在整个制作过程当中该“薄膜”无需图案化工艺，则该“薄膜”还可以称为“层”。若在整个制作过程当中该“薄膜”需图案化工艺，则在图案化工艺前称为“薄膜”，图案化工艺后称为“层”。经过图案化工艺后的“层”中包含至少一个“图案”。本公开所说的“a和b同层设置”是指，a和b通过同一次图案化工艺同时形成，膜层的“厚度”为膜层在垂直于显示基板方向上的尺寸。本公开示例性实施例中，“b的正投影位于a的正投影的范围之内”或者“a的正投影包含b的正投影”是指，b的正投影的边界落入a的正投影的边界范围内，或者a的正投影的边界与b的正投影的边界重叠。
81.下面以制备图6所示的相位调制装置为例，对相位调制装置的制备过程进行说明。在示例性实施方式中，相位调制装置的制备过程可以包括如下步骤。
82.(1)形成波导层图案。在示例性实施方式中，形成波导层图案可以包括，在基底1上通过刻蚀工艺形成凹槽k1，如图10所示。随后，在基底1上沉积第一绝缘薄膜，通过图案化工艺对第一绝缘薄膜进行图案化，形成设置在基底1的凹槽k1内的波导层图案，波导层图案可以至少包括波导层2，如图11所示。
83.在示例性实施例中，在垂直于基底1的平面内，波导层2的截面可以呈矩形，波导层2的宽度可以为：大于或等于200纳米且小于或等于500纳米，波导层2的厚度可以为：大于或等于150纳米且小于或等于300纳米。
84.在示例性实施方式中，基底可以采用氧化硅等材料，基底可以是单层结构，或者可以是多层无机材料层构成的叠层结构，本公开对此不做限定。第一绝缘层的材料可以采用氮化硅，可以为单层、双层或者多层结构。
85.(2)形成相位调制层图案。在示例性实施方式中，形成相位调制层图案可以包括：在形成前述图案的基底1上沉积第一导电薄膜，通过图案化工艺对第一导电薄膜进行图案化，形成控制电极层图案，如图12所示。随后，在控制电极层之间的基底1上注入液晶材料，形成液晶层4，如图13所示。
86.如图13所示，控制电极层图案至少包括相对设置的控制电极3，相位调制层包括相对设置的控制电极3以及夹设在控制电极3之间的液晶层4，波导层2在基底1上的正投影位于液晶层4在基底1上的正投影的范围内，波导层2在基底1上的正投影与控制电极3在基底1上的正投影没有交叠。
87.在示例性实施例中，控制电极3在基底1上的正投影可以位于基底1的相对两侧，波导层2在基底1上的正投影可以呈条状，波导层2的延伸方向与控制电极3的延伸方向可以相同。
88.在示例性实施例中，在垂直于基底1的平面内，液晶层2的截面可以呈矩形，液晶层2的厚度可以为：大于或等于5微米且小于或等于20微米。
89.在示例性实施方式中，第一导电薄膜可以采用金属材料或者金属材料和透明导电材料的多层复合结构，金属材料可以包括银(ag)、铜(cu)、铝(al)、钛(ti)和钼(mo)中的任意一种或更多种，或上述金属的合金材料，透明导电材料可以包括氧化铟锡(ito)或氧化铟锌(izo)，多层复合结构可以是ito/al/ito等，本公开对此不做限定。
90.(3)与盖板对盒。在示例性实施方式中，与盖板对盒可以包括：在盖板5上与控制电
极3对应的位置涂覆框胶6，将形成前述图案的基底1和盖板5对盒设置，如图14所示。框胶6能够在控制电极3和盖板5之间形成密封。
91.在示例性实施方式中，盖板可以采用氧化硅等材料，盖板可以是单层结构，或者可以是多层无机材料层构成的叠层结构，本公开对此不做限定。
92.至此，相位调制装置制备完毕，制备后的相位调制装置可以如图14所示。
93.本公开示例性实施例所示结构及其制备过程仅仅是一种示例性说明。实际实施时，可以根据实际需要变更相应结构以及增加或减少构图工艺，本公开在此不做限定。
94.图1所示的相位调制装置的制备过程与图6类似，区别在于，在制备如图1所示的相位调制装置时，不需要在基底上形成凹槽，对图1所示的相位调制装置的制备过程，在此不再赘述。相比之下，在制备图1所示的相位调制装置时不需要刻蚀基底，制备步骤更加简单，有助于节省制备的时间和成本。并且，图1中相位调制装置的波导层与液晶层的接触面积更大，二者之间的相互作用更强，利于对波束的相位进行调制。在实际应用中，可以根据需要设计基底和波导层的结构，本公开对此不作限制。
95.下面对液晶层调节波束相位的原理进行说明。液晶作为一种单轴晶体，具有双折射率的特性。当液晶上没有电压时，液晶分子按既定的配向(rubbing)方向统一排列；当对液晶施加电压时，液晶分子将会发生偏转，随着施加电压的变化，液晶分子偏转角度也随之发生变化，液晶分子的光轴可以在平行于入射面的方向和垂直于入射面的方向之间变化。因为随着电压的变化，液晶分子的偏转角度会变化，同时液晶分子折射率也会改变，波束入射到液晶层时，相位在液晶层折射率的影响下会发生变化，从而实现了对入射波束的相位进行调制。由于液晶分子为单轴晶体，所以其折射率可以用折射率椭球来进行说明，可以得到外加电场后液晶的等效折射率为：
[0096][0097]
根据式1中液晶的等效折射率计算公式，可以得到在液晶层的厚度为d时，液晶层的等效折射率为：
[0098][0099]
波束通过液晶层后的相位为：
[0100][0101]
在式1至式3中，n
eff
(θ)表示液晶分子在不同偏转角度下的等效折射率，z方向为与液晶层相垂直的方向，θ为液晶分子的光轴方向与z方向的夹角，no表示寻常光折射率，nc表示异常光折射率，n
eff
表示液晶层的折射率，δ表示经过液晶层调制后的波束的相位。
[0102]
根据上面的式1至式3，可以得到液晶的折射率和外加电场之间的关系，以及液晶的折射率和波束相位之间的关系，据此可以通过调整施加在液晶两侧的电压控制液晶的等效折射率，进而可以对波导层发出波束的相位进行调制。
[0103]
本公开实施例还提供了一种相位调制装置的制备方法，包括：在基底上形成波导层，在所述波导层远离所述基底的一侧形成相位调制层；其中，所述相位调制层包括相对设置的控制电极以及夹设在所述控制电极之间的液晶层，所述波导层在所述基底上的正投影
位于所述液晶层在所述基底上的正投影的范围内，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述波导层在所述基底上的正投影的两侧。
[0104]
一示例性实施例中，所述在基底上形成波导层包括：在所述基底上形成凹槽，在所述凹槽内形成所述波导层。所述波导层填充所述凹槽。
[0105]
一示例性实施例中，所述相位调制装置还包括位于所述相位调制层远离所述基底一侧的盖板，所述方法还包括：利用框胶将所述盖板与所述控制电极连接。
[0106]
本公开实施例还提供了一种相位调制设备，包括如上所述的至少一个相位调制装置。
[0107]
一示例性实施例中，所述至少一个相位调制装置沿第一方向依次排列，所述相位调制装置的所述控制电极沿所述第一方向相对设置。
[0108]
图15为一种示例性实施方式中相位调制设备的结构示意图。图16为图15中相位调制设备的俯视图。如图15和图16所示，沿第一方向x可以设置依次排列的四个相位调制装置，每个相位调制装置的控制电极3可以沿第一方向x相对设置，每个相位调制装置的控制电极3的延伸方向可以与第二方向y相同，波导层2也可以沿第二方向延伸，第一方向x和第二方向y交叉。本实施例的相位调制设备中，四个相位调制装置排列为一维结构，每个相位调制装置可以单独对自身波导层2发出的波束进行调制，在使用时，可以控制沿第一方向x排列的四个液晶层4的折射率呈梯度变化，使沿第一方向x排列的四个相位调制装置发出的波束的相位不同，通过波束之间的干涉，可以对波束的指向进行调制，能够在一维方向即第一方向x上对波束角度进行调制，拓展了相位调制装置的应用。可以根据需要设置相位调制设备包含的相位调制装置的数量，本公开对此不作限制。
[0109]
一示例性实施例中，所述至少一个相位调制装置沿第一方向和第二方向依次排列，第一方向和第二方向交叉；所述相位调制装置的所述控制电极沿所述第一方向相对设置，在沿所述第二方向上，相邻的所述相位调制装置之间设置有绝缘层。
[0110]
图17为另一种示例性实施方式中相位调制设备的俯视图。图17中所示的相位调制设备包含12个相位调制装置，沿第一方向x设置有四列相位调制装置，沿第二方向y设置有三行相位调制装置，每行依次排列有四个相位调制装置，每列依次排列有三个相位调制装置，第一方向x和第二方向y交叉。每个相位调制装置的控制电极3沿第一方向x相对设置，每个相位调制装置的控制电极3的延伸方向可以和第二方向y相同，波导层2也可以沿第二方向延伸。沿第二方向y，相邻的相位调制装置之间设置有绝缘层7，可以避免相邻的相位调制装置的控制电极3的电压信号之间相互影响。本实施例的相位调制设备中，12个相位调制装置沿第一方向x和第二方向y排列为二维结构，12个相位调制装置可以呈现为像素化的排列方式。每个相位调制装置可以单独对自身波导层2发出的波束进行调制，在使用时，可以控制沿第一方向x依次排列的四个液晶层4的折射率呈梯度变化，使沿第一方向x依次排列的四个相位调制装置发出的波束的相位不同；可以控制沿第二方向y依次排列的三个液晶层4的折射率呈梯度变化，使沿第二方向y依次排列的三个相位调制装置发出的波束的相位不同。通过波束之间的干涉，可以对波束的指向进行调制，能够在二维方向即第一方向x和第二方向y上对波束角度进行调制，实现了波束角度在二维方向的扫描，极大地拓展了相位调制装置的应用。可以根据需要设置相位调制设备包含的相位调制装置的数量和排列方式，本公开对此不作限制。
[0111]
一示例性实施例中，所述相位调制设备还包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述相位调制装置连接，设置为控制所述相位调制装置的控制电极的电压。
[0112]
一示例性实施例中，所述相位调制设备还包括至少一个开关单元以及沿所述第一方向设置的多条行扫描线，所述开关单元的一端与所述相位调制装置连接，所述开关单元的另一端与所述相位调制装置所在行的所述行扫描线连接；所述行扫描线与所述驱动芯片连接。
[0113]
在示例性实施例中，开关单元可以是晶体管。在其它实施方式中，开关单元还可以采用其它的元件，本公开对此不作限制。
[0114]
在示例性实施方式中，在相位调制设备包含的相位调制装置的数量较少时，每个相位调制装置可以与驱动芯片直接连接，驱动芯片可以独立控制每个相位调制装置的控制电极的电压。而在相位调制设备包含的相位调制装置的数量较多时，可以为每个相位调制装置单独设置一个开关单元，沿第一方向x为每行相位调制装置设置一条行扫描线，每行相位调制装置可以利用各自的开关单元与对应的行扫描线连接，行扫描线可以与驱动芯片连接，能够减少与驱动芯片直接连接的元件数量，便于制备。驱动芯片发出的电压信号可以通过行扫描线依次到达该行的相位调制装置，即驱动芯片可以采用行扫描的形式，向每个相位调制装置分别输送电压信号，实现对每个相位调制装置的控制电极的电压进行控制。
[0115]
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：

1.一种相位调制装置，其特征在于，包括基底、设置在所述基底上的波导层以及设置在所述波导层远离所述基底一侧的相位调制层；所述相位调制层包括相对设置的控制电极以及夹设在所述控制电极之间的液晶层；所述波导层在所述基底上的正投影位于所述液晶层在所述基底上的正投影的范围内，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述波导层在所述基底上的正投影的两侧。2.根据权利要求1所述的相位调制装置，其特征在于，所述波导层包括氮化硅波导。3.根据权利要求1所述的相位调制装置，其特征在于，所述基底的材料包括氧化硅。4.根据权利要求1所述的相位调制装置，其特征在于，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述基底的相对两侧，所述波导层在所述基底上的正投影呈条状，所述波导层的延伸方向与所述控制电极的延伸方向相同。5.根据权利要求4所述的相位调制装置，其特征在于，在垂直于所述基底的平面内，所述波导层的截面呈矩形，所述波导层的宽度为：大于或等于200纳米且小于或等于500纳米，所述波导层的厚度为：大于或等于150纳米且小于或等于300纳米。6.根据权利要求5所述的相位调制装置，其特征在于，在垂直于所述基底的平面内，所述液晶层的截面呈矩形，所述液晶层的厚度为：大于或等于5微米且小于或等于20微米。7.根据权利要求1所述的相位调制装置，其特征在于，所述基底包括凹槽，所述波导层填充在所述凹槽内。8.根据权利要求1所述的相位调制装置，其特征在于，所述相位调制装置还包括位于所述相位调制层远离所述基底一侧的盖板，所述相位调制层在所述基底上的正投影位于所述盖板在所述基底上的正投影的范围内。9.根据权利要求8所述的相位调制装置，其特征在于，所述盖板的材料包括氧化硅。10.一种相位调制装置的制备方法，其特征在于，包括：在基底上形成波导层，在所述波导层远离所述基底的一侧形成相位调制层；其中，所述相位调制层包括相对设置的控制电极以及夹设在所述控制电极之间的液晶层，所述波导层在所述基底上的正投影位于所述液晶层在所述基底上的正投影的范围内，所述控制电极在所述基底上的正投影位于所述波导层在所述基底上的正投影的两侧。11.一种相位调制设备，其特征在于，包括如上所述的至少一个相位调制装置。12.根据权利要求11所述的相位调制设备，其特征在于，所述至少一个相位调制装置沿第一方向依次排列，所述相位调制装置的所述控制电极沿所述第一方向相对设置。13.根据权利要求11所述的相位调制设备，其特征在于，所述至少一个相位调制装置沿第一方向和第二方向依次排列，所述第一方向和所述第二方向交叉；所述相位调制装置的所述控制电极沿所述第一方向相对设置，在沿所述第二方向上，相邻的所述相位调制装置之间设置有绝缘层。14.根据权利要求13所述的相位调制设备，其特征在于，所述相位调制设备还包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述相位调制装置连接，设置为控制所述相位调制装置的控制电极的电压。15.根据权利要求14所述的相位调制设备，其特征在于，所述相位调制设备还包括至少一个开关单元以及沿所述第一方向设置的多条行扫描线，所述开关单元的一端与所述相位调制装置连接，所述开关单元的另一端与所述相位调制装置所在行的所述行扫描线连接；
所述行扫描线与所述驱动芯片连接。

技术总结

一种相位调制装置及其制备方法、相位调制设备。相位调制装置包括基底、设置在基底上的波导层以及设置在波导层远离基底一侧的相位调制层，相位调制层包括相对设置的控制电极以及夹设在控制电极之间的液晶层，波导层在基底上的正投影位于液晶层在基底上的正投影的范围内，控制电极在基底上的正投影位于波导层在基底上的正投影的两侧。基底上的正投影的两侧。基底上的正投影的两侧。