强激光诱导液晶衍射环现象的实验与数值研究

强激光在液晶材料中传输时易诱导非线性效应,这种非线性效应对液晶器件光学性能有一定影响。高斯光束通过平行排列的5CB液晶材料后产生自衍射图像,利用高速相机对不同光强的532nm激光通过5CB液晶后的衍射图样成像,获得了从激光作用瞬间到液晶温度达到清亮点附近时衍射图样的变化过程。通过衍射图样对液晶材料光致折射率变化的性质进行了分析。利用基尔霍夫衍射积分公式数值模拟研究了相应强度532nm高斯光束通过非线性液晶材料后在衍射屏上的衍射图样,并与实验结果进行了比对,定性分析了液晶非线性对液晶器件性能的影响。     

激光诱导液晶定向研究

报道了一种新的激光诱导液晶定向技术。用偏振激光辐照两块涂有聚乙烯醇（ＰＶＡ）和甲基橙（ＭＯ）混合物薄膜的玻璃基片,再按激发光偏振态相互垂直的方向组装为液晶（ＬＣ）盒,用光诱导法获得盒内液晶分子的扭曲向列排列,该盒可使入射线偏振光旋转９０°。用１ＧＷ／ｃｍ２强激光辐照后,盒内ＬＣ分子取向不变,因而可望用于制备强激光系统中偏光控制器以改善光束质量。     

向列相液晶四波混频的若干问题

对向列相液晶四波混频进行了理论分析,总结了提高向列相液晶四波混频衍射效率的方法,评述了其相位共轭的研究现状和前景.     

染料液晶同激光的非线性光学效应研究

本文研究了激光同染料液晶的非线性光学效应。理论分析了激光在染料液晶中的传输过程,分别计算了当入射激光功率为10mW/cm2和50mW/cm2时的输出激光光强分布。实验测量了532nm连续激光通过染料液晶传输后的光限幅曲线,观察了输出激光光斑形状随入射激光光强的变化,实验结果与计算结果基本相吻合。     

平面波圆环光阑衍射的边界衍射波理论

根据Maggi-Rub inowic边界衍射波理论和亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理,给出了平面波圆环边界衍射波积分公式.圆孔、圆屏衍射以及轴上光场分布可作为其特例得到.分析了衍射场的轴上光强分布特点.数值计算比较表明,使用文中所给公式与直接用基尔霍夫衍射积分公式作数值计算的结果完全一致,而在近场使用瑞利衍射积分与文中结果有较大差异.     

大口径近红外激光液晶波片研制

介绍了液晶光学器件在高功率激光装置上的应用,设计并制作了通光口径为50mm×50mm的1053nm红外液晶λ/4波片,测量了液晶波片的液晶层厚度、位相延迟和激光损伤阈值.初步验证了液品波片在高功率激光装置上应用的可行性.     

温度对液晶波前校正器响应速度及LUT的影响研究

温度起伏会对液晶器件的相位调制特性、响应速度有影响,从而影响自适应光学系统中的液晶波前校正器的相位调制精度。针对该问题,本文研究了温度对512×512像素的硅基液晶波前校正器(LCOS)的LUT(look-up table)的影响,正是由于LUT的变化导致其相位调制特性不同;实验测量了不同温度下LCOS的时间和相位响应特性,由此计算了对应的LUT,利用最小二乘拟合方法对得到的数据进行拟合,给出了16～26℃范围内的关系式,利用此关系式可以获得该温度范围内不同温度下合理的LUT。我们在LCOS上施加闪耀光栅灰度图后,对不同LUT下入射光束的衍射效率分别进行测量,结果表明我们利用关系式内对应温度下的LUT取代LCOS中固定值的LUT方法可以克服温度的起伏带来的影响,提高LCOS的相位调制能力。本方法对于液晶器件在自适应光学、显示等领域的应用也有帮助。     

激光在手性染料液晶中的传输效应研究

本文研究了激光在手性染料液晶中的传输效应,对激光在手性染料液晶中的光散射现象和非线性光学传输现象进行了理论分析.实验结果和计算数据表明,手性染料液晶在低功率激光作用时,可以引起强烈的光散射现象;随着入射激光功率增加时,可引起明显的非线性传输效果.     

基于激光光源的液晶特性研究

为了研究激光光源对液晶电光特性的影响, 采用Jones矩阵对液晶的光学特性进行了分析, 同时利用不同波长的半导体激光器作为入射光源, 对液晶的电光特性进行了实验研究。结果表明, 当电压达到4.8V时, 各光源下液晶的透光强度均出现陡降, 说明液晶的阈值电压与入射光波长无依赖关系; 通过示波器跟踪图像发现各光源下液晶的响应时间有明显的差异; 随着供电电压的增大, 液晶光栅的衍射光斑由圆环状逐渐转为平行分布, 且各级衍射光斑并非完全对称, 入射波长及供电电压决定了衍射光斑的空间及能量分布。该研究结果对液晶器件的研发具有一定的借鉴意义。     

激光诱导向列相液晶分子重新取向的研究

用液晶分子运动的动力学方程,求出了激光诱导向列相液晶分子重新取向的取向角、折射率改变、阈值场强和上升时间的近似表达式。讨论了它们随液晶材料参数、激光强度和激光在液晶中传播方向的变化,进行了数值计算。给出了激光能诱导向列相液晶分子重新取向的必备条件,得到向列相液晶的各向异性是其分子重新的取向的根本原因。     

基于GPU 的液晶大气湍流模拟器的波面生成计算

提出了一种基于GPU 的液晶大气湍流模拟器实时波面生成的计算方法,为了让液晶空间光调制器进行大气湍流类比。依据液晶湍流模拟器高分辨率、高精度的特性讨论CUDA 的算法。此外,建立一种基于GPU 波面生成的模型并进一步对其优化。最后给出使用CPU 和GPU 后的结果并进行类比。结果表明:采用231 项Zernike 系数生成分辨率为256256 的波前所需时间少于2 ms,与传统的采用CPU 生成的方法相比速度提升两个量级,满足实时波面生成的要求。     

液晶损耗对可调谐液晶光学滤波器性能的影响

F- P型可调谐液晶光学滤波器是一种小体积窄带宽低压调谐滤波器。液晶作为腔内工作物质,其损耗对器件的性能有重要的影响。文章以F- P干涉仪为基础,分析了液晶损耗对这类滤波器的半强度带宽(FWHM) 和峰值透过率的影响,以利于不同要求的滤波器的设计制作。     

乙烷桥键类四环液晶单体的介晶性研究

乙烷桥键类四环液晶早已得到广泛的应用,但是其介晶性能很少有系统的报道。本文采用DSC、POM测试,对新合成的两种含双乙烷桥键侧氟类和二苯乙炔类四环液晶单体(EA3E和EA5E)的介晶性进行了研究,并探讨了已有的乙烷桥键类四环液晶单体结构与性能之间的关系。结果发现,引入乙烷桥键的位置及数目对四环液晶热性能的影响较大,对其影响的规律与四环液晶的类型有关。说明在不同类型的四环液晶中,合理地引入乙烷桥键能够获得性能优异的液晶单体。     

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。     

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%。     

表面张力对空泡脉动特性影响的实验研究

采用光偏转(OBD)测试系统对不同表面张力液体中激光空泡脉动特性进行了实验研究,探测了不同表面张力液体中空泡前2次脉动的全过程,分析了液体表面张力变化对空泡脉动特性的影响。结果表明:表面张力延缓了空泡的膨胀过程,加速了空泡的收缩,缩短了空泡脉动周期;表面张力越大,空泡对应的最大泡半径越小而收缩所能达到的最小泡半径亦越小;表面张力加强了空泡泡能的损失。     

不同粘度液体中空泡脉动特性的实验研究

采用光偏转测试系统对不同粘度液体中激光诱导的空泡脉动现象进行了实验研究,探测了不同粘度液体中空泡前3次脉动的全过程,分析了液体粘度变化对空泡动力学特性的影响.结果表明:液体粘度相同时,激光空泡的最大、最小泡半径和脉动周期均随脉动次数增加依次减小,且减小的幅度较大;液体粘度增加时,空泡的最大泡半径减小,而空泡的最小泡半径和生命周期则增加.     

Effect of earth surface curvature on attenuation of electromagneticwaves by multiple building diffraction

A theoretical explanation is proposed of an empirical formula for additional attenuation of radio waves due to the earth surface curvature in the presence of buildings. The theoretical formula is recommended for practical use since it has a wider scope of application than the empirical formula     

基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法研究

针对液晶空间光调制器阵元间相位调制量偏差降低光束衍射效率的问题,提出基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法。依据泰曼-格林干涉原理,搭建了相位调制系统。对调制器加载阶梯变化的灰度图,通过计算干涉条纹移动量,绘制液晶空间光调制器相位调制曲线。采用三次样条反插值法对相位调制曲线进行校正,实现对相位调制量的相位补偿。搭建液晶空间光调制器衍射效率测试系统,对所提优化方法进行实验验证,并与随机梯度下降法进行了对比。结果表明:当光束偏转角度为1.56°、0.78°、0.39°、0.19°时,文中所提方法提高了30%~40%的光束衍射效率,相较于随机并行梯度下降法,衍射效率提高了2%~8%。该方法有效抑制了栅瓣能量,提升了主瓣光束衍射效率,克服了随机并行梯度下降法迭代次数多,优化速度慢,易陷入局部最优的缺点。     

电场对负性向列相液晶薄盒影响的研究

基于Landau-de Gennes理论,利用松弛迭代法,研究了电场对垂直排列(VA)液晶薄盒和反扭曲向列相(ITN)液晶薄盒的影响。两系统在相同条件下的倾角变化相同,且系统双轴性与本征值的变化只取决于倾角的变化。研究表明,当盒厚大于一定临界值时,液晶系统一直处于正序参数态,此时ITN薄盒的扭曲角由线性排列逐渐变化到呈45°角排列;当小于此临界盒厚时,在一定电压下会出现负序参数单轴态,此时ITN薄盒的扭曲角会偏离线性变化出现回滞。