表面自组装反应制备液晶光控取向膜

通过聚乙烯醇薄膜表面致密的羟基基团与肉桂酰氯间的选择性酯化反应,将光敏基团连接到聚乙烯醇薄膜表面,制备出一种新型的光敏自组装单层膜.用线性偏振紫外光辐照该薄膜,与光矢量方向匹配的肉桂酸基团发生光化学反应,反应产物沿辐照光的偏振方向分布,形成表面张力各向异性的薄膜.将该薄膜作为向列相液晶的取向膜制成平行液晶器件,在偏光显微镜下观察,发现获得了均一、稳定的取向效果.这种自组装光控取向膜的制作过程简单,且具有良好的热稳定性.     

双面电极共面转换液晶光阀

设计和制作双面电极共面转换液晶光阀。利用液晶弹性理论和动力学理论对双面电极共面转换液晶光阀的响应时间参数进行了分析,得出共面转换液晶光阀的下降响应时间可以小于上升响应时间,叶以解决通常使用的液晶光阀中下降响应慢的问题。实验结果表明,双面电极共面转换液晶光阁的下降响应时间和上升响应时间均小于１０ｍｓ。     

原子力显微镜对液晶显示器件基板表面结构的研究

本文通过原子力显微镇观测了附着在ITO玻璃上的液晶取向剂聚乙烯醇膜的表面形貌。同时作为对比实验,观测了ITO玻璃和载玻片的表面形貌。ITO膜层是由直径大约100nm的球形颗粒或无规则颗粒簇组成,聚乙烯醇的构造相对致密,而三者之中载玻片的表面最光滑.将这三种材料表面分别作轻重摩擦两种处理,重新用原子力显微镜观察.轻摩擦者看不到任何摩擦痕迹,唯有重摩擦过的聚乙烯醇表面和载玻片表面,出现摩擦沟痕.ITO表面由于硬度高且粗糙,没有观测到摩擦沟痕。将表面摩擦过的各种材料基板作夹心式液晶盒。在偏光显微镜下观察,向列相液晶5CB(pentycyanobiphenyl)均能很好地定向排列,显现平行排列的单畴图象。说明:a、100nm左右的粗糙程度不破坏5CB这样分子尺寸的液晶排列;b、分子尺寸的摩擦痕迹在液晶排列过程中起到关键作用;c、由于实验用的基板表面是由不同材料构成,且摩擦后均使5CB液晶取向排列,所以排列机理应与表面分子结构无关。     

全息液晶/聚合物光栅的制备

将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合，以Ar^ 激光器为光源，使混合物在激光干涉光场的引发下发生光化学反应，从而导致液晶与预聚物发生相分离，形成全息液晶／聚合物相位光栅。采用光学显微镜和He-Ne激光器对所制样品进行测试，结果表明，当液晶含量在30％－45％范围时，所制样品具有较好的栅结构，其衍射效率具有电场可调性。     

小型化人眼像差校正仪光学系统设计

为了实现活体人眼视网膜的高分辨率成像,需要实时校正人眼的动态变化像差,尤其是高 阶像差.设计了一套基于液晶空间光调制器的小型化人眼像差实时校正光学系统.该光学系统分别采用夏克-哈特曼波前传感器和液晶空间光调制器来探测和校正波前畸变.探测光采用790nm近红外光,成像光采用570nm可见光.系统设计尽量少采用透镜,减小了系统的体积、光能损失和系统自身可能引入的像差.使用开环模式可以提高光能利用率和系统的稳定性,而双波长模式可以增大视场,实现不同波长的成像,而且可以实现瞬间强曝光成像.用ZEMAX软件对光学系统进行模拟分析,表明该系统可以达到衍射极限的水平,MTF=0.5@31 cycles/mm(对应视网膜上4μm),MTF=0.3@48 cycles/mm(对应视网膜上2.6μm).实验结果证明:该系统光能利用率高,杂光干扰小,方便灵活.     

离轴反射式人眼视网膜成像自适应光学系统设计

为了实现活体人眼视网膜的高分辨率成像,设计了一套视网膜成像液晶自适应光学系统来校正人眼的动态变化像差。基于开环双波段模式,分别采用夏克-哈特曼波前传感器(SHWS)和基于硅基板上的液晶空间光调制器(LCOS-SLM)来探测和校正人眼以及系统的波前像差;且分别采用近红外波段(790nm)的超发光二极管和可见光波段(570nm)的激光器作为波前探测和校正成像光源。系统采用离轴反射式结构来提高光能利用率,减小色差。用ZEMAX对系统性能进行了分析,证明设计的系统能够达到衍射极限,MTF@30lp/mm为0.4(对应视网膜上4μm),MTF@50lp/mm为0.16(对应视网膜上2.5μm)。和闭环折射式系统相比,能量利用率提高1倍以上,且杂光和色差干扰小,成像对比度好。     

非对称锚定制备均匀单畴排列铁电液晶器件

为了消除chiral nematic-chiral smectic C(N*-SmC*)相序铁电液晶从N*相降温到SmC*相时形成的两畴织构缺陷,提高液晶的响应速度,选用铁电液晶R-2301以及两种取向剂SE-410和RN-1199制备了5种铁电液晶样品器件。实验后,对5种器件的排列织构的正交偏光显微镜照片进行对比,得出通过非对称边界锚定作用可以得到均匀单畴排列的铁电液晶器件的结论。实验结果表明:经过非对称边界锚定作用可以得到电光曲线为半"V"字型且静态对比度为300:1的均匀单畴排列铁电液晶器件。这一结论和理论近似计算结果相吻合,为N*-SmC*相序铁电液晶器件实现单畴排列制备提供了新的方法和途径。     

液晶自适应光学在天文学研究中的应用展望

液晶波前校正器作为一种高单元密度的新型波前校正器件,通过相息图的衍射可以轻松实现十微米的波前位相校正量。因此,基于液晶波前校正器的自适应光学(LCAO)系统是21世纪天文观测领域非常有希望普及的系统。但是液晶波前校正器存在响应速度慢(10ms)、能量利用率低的双重问题,国际上一直处于探索研究中。本课题组不但解决了能量问题,而且在速度方面不断取得进步,所研制的LCAO系统与1.23m口径望远镜连接,清晰观测到土星及其环绕的光环带,分辨出4.8和5.5视星等的α-Com双星,成像分辨率达到1.8倍衍射极限分辨率;目前系统延迟时间只有2ms,可以说已达到工程应用水平,在装备8~10m级大口径天文学望远镜方面极具应用潜力。     

快速高双折射率向列相液晶的分子设计与模拟计算

当前液晶自适应光学系统还不能满足校正大气湍流频率(＞40 Hz)的要求,这主要受限于LCOS器件的响应速度(10～20 ms)和位相调制量超过1λ的系统要求.研制新型快速高双折射率向列相液晶材料是解决这一问题的根本方案.本文从分子结构上探讨了影响液晶粘度和双折射率的一般规律.在此基础之上,设计了两种低粘度、高双折射率的液晶分子.通过使用AM1半经验量子化学算法进行了模拟计算,预测了所设计的液晶材料的Δn和Δε值.模拟结果说明,这两种结构的液晶材料能够很好地满足自适应系统的要求.     

水平大气通道的光波前倾斜功率谱的测量及其频率分析

在自适应光学系统设计和搭建过程中,一个关键的设计考虑因素就是倾斜镜的带宽,即Tyler频率.提出了一种根据实测的湍流整体倾斜功率谱直接计算Tyler频率的方法.首先利用Shack-Hartmann波前探测器,测量了水平湍流倾斜像差的功率谱,然后以一个衍射角为截止均方根残差,确定出Tyler频率.在实验所处的湍流条件下,...