电控平行排列液晶光栅的光衍射特性研究

对电控平行液晶光栅的理论进行了分析,并配以结构原理图。通过对平行排列及90°扭曲排列液晶指向矢的计算,得出液晶盒中相应的折射率、相位差与电压之间的关系图,两者经比较证明平行排列更具适用性,并在实验中观测到了平行排列液晶光栅衍射特性与电压的关系。     

液晶衍射光栅模型研究

在液晶指向矢计算的基础上，本文得到了向列相液晶在电场下折射率分布和相位延迟。并在矩形光栅和正弦相位光栅的基础上，分析了液晶衍射光栅对入射光一级衍射情况及其衍射效率，得到了它的数学模型。     

三层衍射光学元件斜入射衍射效率特性研究

正入射通常不能反映成像衍射光学元件的实际工作状态,斜入射才是其普遍工作状态。建立了斜入射时三层衍射光学元件的衍射效率与入射角度关系的表达式。针对入射方向、两侧基底材料以及中间介质材料这三个影响因素,分析了三层衍射光学元件的衍射效率随入射角度的变化关系。结果表明,光线从正谐衍射元件端入射时,对应的衍射效率随入射角度增大下降得比较缓慢。组成三层衍射光学元件两侧谐衍射元件基底材料的阿贝数差值越大,衍射效率随入射角度增大下降得越缓慢。中间介质材料的选取由三层衍射光学元件工作时的入射角度范围决定。该分析方法和结论适用于可见光、红外等光学系统中的三层衍射光学元件。     

聚合物掺杂液晶中探测光偏振态控制衍射级变化

在聚合物掺杂液晶中使用正交线偏振光记录了特殊的一维光栅,这种光栅可以由探测光的偏振态控制衍射级的变化,当探测光为水平方向振动的线偏振光时,衍射级中只观察到零级和正一级衍射,无负一级衍射;当探测光为垂直方向振动的线偏振光时,衍射级中只观察到零级和负一级衍射,无正一级衍射,并且衍射级的偏振态与探测光的偏振态相互正交。最后运用琼斯矩阵从理论上解释了该实验现象。     

基于琼斯矩阵的液晶偏振光栅扭曲角及厚度的测量方法

液晶偏振光栅是一种基于几何相位原理的新型光栅器件,可以通过调控液晶光轴的空间分布来实现对入射光相位、偏振态等的调制.传统的液晶偏振光栅在正入射及波段范围较小时可以达到很高的衍射效率,但其在宽波段范围内难以保持很高的衍射效率,大角度入射时衍射效率下降明显.多层扭曲结构的提出使这些问题可以得到解决,但引入了新的问题,如何精...     

亚波长偏振光栅的研究进展

亚波长偏振光栅(PGs)具有衍射效率高,偏振特性好,易于实现偏振、分束、增透、高反、相位延迟等多种功能的优点,且体积小、重量轻、性能稳定可靠,是一种优良的新型光学元件,有着巨大的应用前景.介绍了亚波长偏振光栅的发展概况与最新研究进展,亚波长偏振光栅的特点及衍射理论,并分别对会属亚波长偏振光栅和介质业波长偏振光栅进行了分析.     

液晶衍射光栅的理论分析

在液晶指向矢计算的基础上,得到了向列相液晶在电场下折射率分布和相位延迟。并在矩形光栅和正弦相位光栅的基础上,分析了液晶衍射光栅对入射光一级衍射情况及其衍射效率,得到了15°左右的衍射角,且衍射效率达到40%。     

斜入射液晶空间光调制器的特性

用读出光斜入射到液晶空间光调制器(LC-SLM)的读出面,是一种有效的提高空间光调制器(SLM)读出效率的方法。测量了读出光以不同角度入射到液晶空间光调制器的读出面上时,相位调制深度与写入光强的关系、衍射效率与二值光栅对比度的关系。得到随着入射角度的增加,最大相位调制深度减小,而衍射效率变化并不明显。在45°时有最大相位调制深度2.0936π和35.4%的正一级衍射效率。     

液晶空间光调制器的斜入射特性

对液晶空间光调制器(LC-SLM)在读出光斜入射下的理论进行了推导,建立了读出光斜入射时液晶空间光调制器的理论模型,并进行了模拟计算。以正入射时液晶空间光调制器的电压—输出光强的关系,推导出液晶空间光调制器在不同调制电压下液晶分子的转角,从而进一步计算相位差。结果表明,随着入射角的增加,液晶层的相位调制深度逐渐减小;随着分子倾角的减小,相位调制深度逐渐升高,即随着写入光的增强,加到液晶层两端的电压增加;随着入射角的增加,读出光强的初相位逐渐减小,但该初相位值并不大,即使在入射角10°下达到最大,也仅为0．21π。计算结果与实验数据相吻合。     

The mechanism and dynamics of transient thermal grating diffraction in nematic liquid crystal films

We have studied the mechanism and the dynamics of degenerate four-wave mixing in a nematic liquid crystal film. Nanosecond laser pulses are used to generate an index grating associated with the changes in the density and in the order parameter. We have measured and analyzed the contributions from these two mechanisms, their interference effects rise and decay time constants, and have also performed a detailed analysis of the diffraction efficiency. This study quantitatively characterizes the potential usefulness of nematie films for four-wave mixing based applications.     

The scattering and absorption characteristics of material-coatedperiodic gratings under oblique incidence

A boundary integral formulation is presented for calculating the scattering from material-coated periodic gratings under oblique incidence. Periodic boundary conditions and expansion of the fields in terms of Floquet harmonics allow the boundary integral formulation to treat just a single period of the infinite grating. Numerical results for an etched conducting grating designed for use at infrared wavelengths are presented and shown to be in good agreement with a series of measurements. Results for a number of dielectric gratings for both normal and oblique incidence also agree well with other published data. The conductor-backed coated grating is studied, and it is shown that the groove profile can be used to significantly alter the absorbing characteristics for lossy material coatings     

长周期光纤光栅液体温度传感特性研究

从长周期光纤光栅温度传感特性的基本原理入手,分析了长周期光纤光栅在液体环境中的温度传感特性,并对其在液体溶液中和空气中的温度特性进行了对比实验研究。实验结果表明,长周期光纤光栅在液体中的温度特性与在空气中的一致,均随着温度的升高,谐振波长向长波长方向漂移,温度降低时,谐振波长向短波长方向漂移,且基本成线性关系。在30℃到90℃范围内,液体环境温度灵敏度约为0.079nm/℃,损耗峰幅值波动不超过2.3dB。     

斜入射条件下毛细波的激光衍射

建立了斜入射情况下毛细波的激光衍射理论。当激光斜入射到几10至几102Hz毛细波上,观察到稳定、清晰的衍射图样,衍射光强分布随着毛细波振幅的变化而变化,并有缺级现象出现,衍射图样具有明显的位置不对称分布。利用傅立叶光学讨论斜入射情况下毛细波的激光衍射,毛细波为正弦型位相反射光栅,给出了毛细波激光衍射的光强理论分布。利用该理论讨论了衍射图样的缺级现象和位置不对称分布,并对衍射图样进行了模拟,理论与实验基本相符。     

一种新颖的聚合物分散液晶反射光栅

在制备液晶光开关的基础上,采用聚合物分散液晶(PDLC)与金属反射光栅压合的方法研制了一种新型反射式液晶光栅器件,并对其响应时间、调制电压、不同偏振态和不同入射角情况下的衍射效率等光电参数进行了测试.结果表明,该液晶反射光栅具有电场可调性,当驱动电压小于特定值时仅观察到常规反射现象,当驱动电压大于40 V时器件出现明显的光栅衍射效应,且1级衍射效率最大可到6.7%.实验讨论了入射光的偏振态、入射角度等因素对PDLC光栅衍射效率的影响,同时测试了该液晶反射光栅的电场响应时间为10 ms.     

衍射光学元件斜入射衍射效率的测量

针对衍射光学元件衍射效率测量的双光路实验装置,当次级衍射光通过孔径光阑由探测器接收时,为保证测量精度提出了测量衍射效率的修正公式。针对所研制的含有衍射光学元件的折衍射混合成像光学系统,选取可见光波段中的3个激光波长,当衍射面上入射角度为12时对该衍射光学元件进行了衍射效率的测量,并对测量结果进行了模拟和分析。由于存在一定的加工误差和斜入射时遮挡效应的影响,实际测得的衍射光学元件的衍射效率比理论计算结果低。根据测量结果拟合曲线,在473~632.8 nm波段范围内的带宽积分平均衍射效率对比理论值存在12.84%的偏差。     

基于液晶的偏振转换器数值模拟研究

进行了液晶可变相位延迟器相位调制特性的数值计算。利用Jones矩阵法推导了三片式、方位角分别为0°,45°和0°的可变相位延迟器组成的偏振转换器Jones矩阵表示形式。利用该矩阵计算了电控液晶偏振转换器偏振调制,计箅结果用Poincare图示法表示、结果表明利用该三片式偏振转换器可以实现全范围偏振态调节,且可以实现任意...     

三角形面形亚波长光栅的衍射特性研究

运用等效介质法 (EMT)和基于严格电磁场理论的傅立叶模式理论 (FMT)分别讨论了三角形浮雕型的亚波长位相光栅的衍射特性 ,并对以上两种方法的数值模拟结果进行了比较研究。发现了等效介质法的局限性 ,并且利用模式理论研究了导模共振异常现象     

基于光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅设计与制备

刻蚀衍射光栅作为波分复用/解复用器件,有望在光通信系统中得到广泛应用。在基于顶层硅厚度为220 nm的绝缘体上硅材料上设计并制作了一种新型刻蚀衍射光栅,该刻蚀衍射光栅引入六角晶格空气孔型光子晶体作为其反射镜。模拟结果显示,相较于传统的阶梯光栅反射镜的刻蚀衍射光栅,光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅在理论上可有效降低器件的制作工艺难度以及插入损耗,同时可以实现器件偏振的保持。随后仅利用一步电子束光刻工艺及一步电感耦合等离子体刻蚀工艺制作了该光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅。测试结果表明:该光子晶体反射镜的刻蚀衍射光栅片上损耗为9.51~11.86 dB,串扰为5.87~8.72 dB,后续可通过优化工艺条件和优化输出波导布局,进一步提高器件的性能。     

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。