OCB液晶显示的动态驱动特性

研究了强锚定边界条件下光学补偿弯曲排列(OCB)液晶的动态驱动特性。理论模拟计算了OCB液晶盒内液晶分子指向矢在给定电压情况下的分布规律,得到光线垂直入射时液晶盒相对透过率随交流电压有效值的变化曲线。实验测试液晶盒的电光特性,并给出测试液晶盒动态驱动条件下的响应时间及视角特性。     

单体材料结构对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

使用3种分子结构不同的单体材料体系制备了全息聚合物分散液晶光栅,对所制备光栅的形貌、衍射特性、驱动特性、单体双键转化率等进行了研究.研究结果表明:体系中单体材料结构刚性的增加有助于相分离结构的改善.由柔性单体制备的光栅样品,双键转化率低,光栅液晶区域液晶微滴尺寸小,驱动电压高;刚性适度的样品,其光栅液晶区域液晶微滴较大,衍射能力达到96%,实际衍射效率为82%,且曝光结束后单体的单体双键转化率达到了57%,驱动电压为8.3 V/μm;随着单体材料结构刚性的继续增加,光栅液晶微滴反而变小,液晶区域变窄,驱动电压升高.因此,合理增加单体的刚性程度有助于提高光栅相分离及光栅的电光特性.     

斜入射下液晶偏振光栅衍射特性研究

为了表征光束倾斜入射下液晶偏振光栅的衍射特性，提出了液晶偏振光栅斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型建模方法。该方法利用吉布斯自由能方程，求解液晶分子指向矢，得到驱动电压与液晶分子倾斜角的表达式，推导出斜入射角度与相位延迟量之间的关系，结合扩展琼斯矩阵表征不同入射角度下液晶偏振光栅的透过率，通过矢量衍射理论，建立了斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型。该模型不仅可以定量求解不同斜入射角度下液晶偏振光栅衍射效率，而且能够实现衍射效率最优时驱动电压的标定。通过仿真分析和实验对该模型的有效性进行了验证，结果表明:光束入射角度从0°倾斜到10°时，最优驱动电压由2.2 V降低到2.0 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到78%；光束入射角度从0°倾斜到?10°时，最优驱动电压由2.2 V升高到2.4 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到74%。     

用光谱法研究扭曲向列相液晶器件的电光特性

讨论了常亮型扭曲90°和扭曲120°向列相液晶器件的偏光特点,分析了液晶分子在交流电场作用下重新取向后的扭曲特性,测试并对比了特定频率不同电压条件下液晶分子重新取向后的扭曲角度,采用光谱仪取代通常使用的分光光度计获得液晶器件的电光特性,对比度、阈值电压、饱和电压随入射光波长的变化关系。结果表明,采用光谱仪的方法是可行的...     

高空间频率向列相液晶二进制光栅

研究了向列相液晶在空间变化电场作用下的电光特性。模拟了向列相液晶相位光栅的旨向矢分布。随着光栅空间频率的增加条纹电场变得很重要，而且衍射方式也发生了变化。分析了光栅的光学性能并进行了实际测量。     

液晶菲涅尔波带透镜的电光特性研究

液晶菲涅尔波带透镜是基于液晶的电光效应来改变其折射率分布的新型透镜。在频率为100 Hz的交流电压驱动下,用UV-Vis 8500型紫外/可见分光光度计测量了液晶菲涅尔波带透镜三基色R(700.0 nm)、G(546.1 nm)、B(435.8 nm)的电光特性,得到三基色的T-V曲线。分别在0 V、1.0 V、3.0 V下,测量He-Ne激光通过液晶菲涅尔波带透镜后的光强,得到光强分布。结果表明,液晶菲涅尔波带透镜的阈值电压为1.0 V,且随着电压的改变,三基色透过率的变化趋势是一致的。同一波长的入射光在不同电压下通过透镜后,透镜的焦距不同。     

二维聚合物分散液晶光子晶体的制备与研究

为了改善现有聚合物分散液晶(PDLC)光子晶体(PC)的制备方法和电光特性,利用532nm激光干涉条纹引发聚合物和液晶的混合物相分离,采用全息两次不等时曝光的方法,即第1次曝光完成后,将样品沿基板中心法线旋转60°进行第2次曝光,制备得到电可调谐的二维三角格子的PDLC-PC。实验结果表明,两次曝光的时间对聚合物和液晶的相分离程度影响很大,用偏光显微镜观察优化条件下制备得的二维PDLC-PC发现,聚合物和液晶在二维空间上呈规则的三角格子周期性分布。用波长为633nm的He-Ne激光器探测得到在未施加电压时不同晶格常数的PDLC-PC的衍射图样,并根据一级衍射的电光变化曲线,可以看到,其衍射效率可以利用电场进行有效的调节。     

强光源下液晶光阀光斑的消除

文章研究了液晶光阀强光源下的光斑现象,分析了光斑产生的原理和加工条件,开发出没有光斑的液晶光阀新产品。     

色散对液晶菲涅耳透镜衍射效率的影响研究

首先研究了液晶菲涅耳透镜和传统菲涅耳透镜的区别,并给出液晶菲涅耳透镜衍射效率的计算公式。接着,研究了液晶材料的色散和入射波长偏离量化波长对衍射效率的影响。经过计算分析并通过相应的实验发现,当量化波长为470nm时,在400nm和700nm处衍射效率分别下降了9.0%和27.5%,说明波长偏离对液晶菲涅耳透镜的衍射效率影响较大;当量化波长为510nm时,波长偏离在400nm和700nm处产生的衍射效率下降大致相当,约为20.0%;当在400nm和700nm处液晶的折射率变化量Δn基本相等时,液晶色散造成的衍射效率降低都约为8.0%。结果表明,和波长偏离相比,液晶色散对衍射效率的影响相对较小,且液晶菲涅耳透镜的量化波长应在470～510nm区间选取。实验测量了色散对液晶菲聂耳透镜衍射效率的影响,测量结果和理论计算结果非常接近,说明分析结论有效。     

低阈值高对比度PDLC薄膜的制备

采用PIPS法制备聚合物分散液晶(PDLC)薄膜,通过在液晶/预聚物复合体系中添加甲基丙烯酸丁酯调控聚合物与液晶微滴界面的锚定能,以改善PDLC的电光特性。研究了甲基丙烯酸丁酯含量对PDLC膜的偏光显微镜下形貌、光电性能的影响,最后优化工艺参数,制备出低阈值、高对比度的PDLC薄膜。实验结果表明,适量加入甲基丙烯酸丁酯有利于降低阈值电压和饱和驱动电压。另外,还研究了PDLC薄膜的电光特性与驱动电压频率的关系,发现PDLC的阈值电压和饱和驱动电压均随着频率的升高而增大,同时电光曲线趋于平缓。     

基于二色性染料及聚合物取向的液晶光开关的制备及其性能研究

为获得一种开关效应强、响应快且结构简单的光开关,对一种基于二色性染料及聚合物取向的液晶光开关进行研究。通过在垂直配向的液晶中加入二色性染料及聚合物,并在施加偏压的情况下照射紫外光使其发生聚合物取向效应,制得了一种具有电控偏光特性的液晶盒,进而将这种液晶盒按照偏光角度为0°/90°的方式组合为液晶光开关。对所制得液晶光开关的插入损耗、消光比和响应特性进行测试,结果表明,所制得的液晶光开关的插入损耗小于0.6dB、消光比超过13dB,具有较明显的开关效应,聚合物取向的方法则可以消除这种液晶光开关的迟滞现象,使其开关时间降低到20ms以内;通过聚合物取向过程所施加偏压的控制,二选一地,可以进一步减少其插入损耗或开关时间。     

向列相液晶中高阶衍射图像的特性

研究了垂直排列C60掺杂的向列相液晶(5CB)记录光折变光栅衍射像的特性。利用二波耦合实验,以较小入射角的信号光束与参考光束在样品中干涉并形成光折变光栅。在远离样品的观察屏上可观察到高阶衍射像。对衍射像进行分析发现,信号光一侧的二阶衍射像被放大,而在参考光一侧的负一阶衍射虽没放大,但产生了180°旋转,理论分析与实验观察结果非常吻合。     

一种新型液晶退偏振器的研究

为了消除入射光的偏振态变化对相干系统的负面影响,一种有效的方法就是对入射光进行退偏处理.利用液晶随着液晶分子取向的偏转,光沿z轴传播的折射率n发生变化的特性,可通过改变外加电压可以任意控制液晶各点的偏振态,从而能够实现任意偏振输出.报道了一种由两片液晶片组合而成的新型单色退偏振器,理论研究了利用液晶的偏振特性对单色光进行退偏原理.实验结果表明,这种退偏振器对入射光偏振方向不敏感,可对任意偏振态或偏振态随时间变化的连续或者脉冲入射单色光进行完全退偏.可用于惯性约束聚变激光驱动器光纤前端系统中以消除偏振变化对系统的影响.     

弯曲芯型向列相液晶中的挠曲电畴

弯曲芯型向列相（BCN）液晶在一定的低频电压和温度下会产生挠曲电畴,出现明暗相间的周期结构。本文使用偏光显微镜（BX-51）和电荷耦合元件（CCD）探测了BCN中挠曲电畴的周期大小变化与电压及温度的关系,并使用光学衍射技术对该周期结构进行了验证。实验结果表明：温度达到95℃,并且外加电压达到25 V时,BCN液晶的挠曲电畴条纹结构首次出现。在温度一定的条件下,畴的周期随外加电压的增大而逐渐减小;而电压一定的条件下,周期结构的对比度随温度的升高逐渐变得模糊,必须增大外加电压才能使模糊的周期结构重新变得清晰。本研究对探索BCN液晶在液晶光栅领域的应用与发展具有一定的指导意义。     

向列相液晶中的耦合自相位调制现象

通过实验研究了C60掺杂的向列相液晶(5CB)在低光强下的自相位调制现象。样品经过二波耦合实验之后液晶分子进行一定的取向,这时在水平和竖直偏振光的照射下可观察到明显的自相位调制现象。改变入射光的偏振方向可以看到自相位调制的衍射图样也随之改变,原因就是液晶折射率变化的各向异性。可见,液晶盒中的分子取向与光束的偏振方向有很强的依赖关系。     

用全漏光导波技术测量反射式混合型扭曲向列相液晶盒的指向矢分布

架设了全漏光导波测量系统并对反射式混合型扭曲向列相液晶盒进行了光学测量,氦氖激光经过处理后变为s偏振光或p偏振光,然后通过棱镜耦合使某一偏振状态的光进入液晶盒并采集不同电压下与入射角相关的不同偏振光组合的反射信号。进而结合多层光学4×4矩阵和弹性连续体理论对液晶盒的不同状态组合的反射信号模拟预测并与实验数据进行拟合,就得到了指向矢在液晶盒内的倾角和扭曲角以及在不同电压下的分布情况。     

通信波段液晶电光特性的实验研究

利用偏光干涉理论,通过对BL-009型向列相液晶透射比的测试,分析了液晶透射比随电场的变化情况,对液晶的电控双折射效应进行了研究。在20℃下,利用岛津UV-3101PC分光光度计,通过改变加在液晶盒两端的电压,测出了入射光波长为1 330 nm和1 550 nm时液晶双折射率随电压变化的关系曲线。实验结果表明:当液晶盒两端加1 V电压时,入射光波长从1 310 nm到1 350 nm有一较稳定的高透射带;加2 V电压时,从1 520 nm到1 580 nm有一比较稳定的高透射带。     

剪切液晶散射偏光玻璃的视角特性

制备出应变调光玻璃样品,利用剪切装置对样品施加剪切应力后,样品呈散射偏光态。实验观察到样品所特有的在剪切力施加方向上透光率偏高的视角特性,通过建立理论模型并测试透光率随入射角变化曲线,得到了散射偏光玻璃透光率综合表达式,以及样品中液晶微滴倾斜角度与透光率关系。模拟计算表明,本文所建立的理论表达式能基本描述剪切液晶散射偏光玻璃特性。     

一次曝光法制备二维可调谐液晶光栅

设计了全息光路,采用一次曝光方法制备了基于聚合物分散液晶材料体系的二维可调谐液晶光栅.采用偏光显微镜和原子力显微镜对光栅的形貌进行检测,并利用He-Ne激光器对光栅的电光特性进行测定.结果表明,该光栅具有清晰的二维结构,衍射图样为空间点阵,衍射效率具有电场可调谐性.实验表明,改进的光路设计可制备多种形式的可调谐液晶器件.