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...     

宽带调谐光子晶体光纤多功能太赫兹器件

基于液晶分子的指向矢随外加电场改变而变化的特点,设计了一种新型电场调制液晶太赫兹器件。利用全矢量平面波展开法和光束传播法分别研究了光子晶体光纤的带隙位置和传输光谱的电场分布。同时,利用时域有限差分法计算了液晶分子指向矢随外电场的变化关系。结果显示该器件不仅可以在0.55 THz的宽带范围内实现开关功能,且具有耦合损耗低、消光比高等优点,消光比为30.78 dB。当太赫兹波的入射频率满足光纤的单偏振条件时,该器件还具有偏振控制功能,能够改变传输模式的偏振状态。     

宾主型液晶器件光阀的特性研究

针对特殊场合下的光阀应用,提出了加入手性材料的垂直取向的宾主液晶器件工作模式,模拟了该模式下的宾主型液晶盒的指向矢分布和电光特性,研究了液晶分子的预倾角、扭曲角、二色性染料的吸收率对透过率的影响,从而验证了该模式下宾主型液晶器件做为满足要求光阀的可行性,并为其进一步实用化打下良好理论基础.     

液晶偏振变焦透镜组合设计

具有可变焦能力的透镜在成像、传感和检测等领域扮演着重要角色。本文通过研究液晶偏振透镜的光学特性,设计出多点变焦的液晶偏振透镜变焦系统。液晶偏振透镜是一种利用液晶分子指向矢(光学各向异性轴)特定的空间排列,产生特定几何相位差从而达到波前控制效果的光学器件,对于左/右旋圆偏振光分别表现为正/负透镜效果。利用液晶偏振透镜的偏振特性及液晶分子受电场调制的性质,本文设计出由一片普通正透镜、一片可调谐液晶波片和两片液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合,在特定的偏振入射光下,可以实现7个焦距的改变。同时,通过优化透镜焦距、间隔等参数,可以使变焦透镜组合实现等间隔变焦等功能。实验结果显示,在633nm圆偏振光下,利用自主制备的液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合系统成功实现了7个焦距的变焦功能,同时变焦距离基本符合预期且部分焦距(前6个)实现了等间隔分布,充分验证了利用液晶偏振透镜实现多点变焦的可行性。     

手性沿面排列IPS模式液晶盒中的电光特性

根据Ericksen和Leslie的液晶弹性理论和动力学理论对共面转换液晶显示器件(IPS—LCDs)响应时间参数进行分析，将手性平行排列引入这种模式，使得液晶盒中有一个扭曲角，给出此种盒中的指向矢分布的动态方程。通过计算液晶盒中的瞬时指向矢分布，得到光透过率随时间变化与扭曲角之间的关系。计算结果表明：具有一定扭曲角的手性沿面排列IPS模式的液晶盆将会有很快的响应速度和高对比度。     

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.     

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。     

一种新的测量扭曲向列相液晶盒盒厚和扭曲角的Stokes矢量法

提出了一种新的测量扭曲向列相液晶盒盒厚和扭曲角的Stokes矢量法。根据Jones矩阵推导出了Stokes矢量与液晶盒参数的关系,其原理是通过确定经过液晶盒之后偏振光的偏振特性来求解液晶盒盒厚和扭曲角。该方法在测量一个Stokes矢量时,在液晶盒后依次放两种波片,目的是改变经过液晶盒后的光的偏振态,再置一偏振分光棱镜分开水平Ip和垂直Is线偏振分量,测得两组光强,根据公式算得该Stokes矢量,从而求解液晶盒盒厚以及扭曲角。实验中我们用该方法测量了不同盒厚、扭曲角度的TN液晶盒。实验结果证明该方法可行,结果准确,并且可以测量盒厚较小的液晶盒。最后,我们理论分析了实验误差。     

研究纯向列液晶方位表面锚定能的变换方法

向列液晶表面锚定能的研究是液晶物理学的一个重要分支。通过测量扭曲液晶盒中的液晶分子的实际扭曲角及摩擦方向与液晶分子的界面指向矢之间的方位偏角,提出了一种研究纯向列液晶方位表面锚定能的新方法,并且测定了5CB液晶与摩擦的聚酰亚胺界面的方位表面锚定能。     

一种新的研究液晶指向矢截面的光波导方法

液晶作为一种最有前途的平板显示材料,其分子在液晶盒内的排列特性对显示器件的设计及制作无疑是极为重要的.本文提出了一种新的研究分子排列特性的光波导方法——全反射光波导方法.将这种新方法与半泄漏波导方法进行了比较.通过计算机模拟,发现新方法对液晶指向矢的扭曲角、倾斜角及一些局域的畸变层更为敏感,非常适用于分析指向矢排列山较复杂的液晶盒样品.本文介绍了全反射光波导方法的基本原理、实验方法及其在研究液晶的排列特性上的应用.     

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。     

A novel device for detecting the polarization direction of linear polarized light using integrated subwavelength gratings and photodetectors

A solid-state device that can be used to detect the polarization direction of linear polarized light is proposed. The device consists of six transmission gratings with periods in the subwavelength region of the incident light and six photodetectors integrated separately underneath each grating. A variable, defined through the photocurrent ratios of the grating-photodetector pairs, shows a one-to one correspondence with the angle between the electric vector of the incident linear polarized light and the orientation of the gratings' fingers, which is therefore used to determine the polarization direction. An angular resolution of 0.2/spl deg/ can be achieved.     

激光探测尾流微气泡的偏振特性研究

为了研究尾流中激光照明气泡幕的散射光强度和偏振的特性,利用基于偏振光传输的蒙特卡洛模型,对偏振激光入射含气泡群水体的三维空间分布模式进行仿真计算。研究了气泡和气泡群在不同气泡尺度,不同散射角条件下的散射光强和偏振状态;分析了气泡幕的气泡数密度,厚度对于散射光强度和偏振状态的影响。研究表明,散射光的强度和偏振度对气泡尺度和散射角较为敏感,气泡尺度参数越大,散射光强和偏振特征越趋向于集中在传输方向的小角度散射;气泡幕的数密度和厚度越大,散射光的强度随散射角度变化的敏感度下降,退偏振效果增强。     

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。     

液晶分子取向对一维光学多层膜光子晶体透射谱的影响

比较研究了液晶分子平行和扭曲排列对TiO2 和SiO2 介质膜交替的一维光子晶体透射谱的影响。向列相液晶平行取向时,光子禁带中出现四个透过峰,中心波长约1 840、1 814、1 466、1 423 nm,加热器件,峰位蓝移,相邻的两个透过峰合二为一。向列相液晶扭曲排列时,光子禁带中出现两个独立透射峰,分别位于1 865、1 489 nm,加热样品峰位蓝移。液晶分子平行排列,液晶层折射率各向异性较明显,光子禁带具有两种偏振模式透过峰。液晶分子扭曲排列,液晶层折射率各向异性不明显,光子禁带只有独立透过峰。加热样品,液晶分子排列变化,引起液晶层有效折射率值改变,透过峰位移动。     

电控矢量涡旋光的偏振测试研究

为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。     

Tunable dispersion properties of liquid crystal infiltrated into a two-dimensional photonic crystal

Tunable dispersion properties of liquid crystal (LC) infiltrated into a two-dimensional silicon photonic crystal (PC) are presented. For the analysis of refraction tuning, polarization splitting and superprism effect, we make use of the variations of the dispersion curves as a function of the orientation of the optic axis of the LC. In particular, we show that the light propagation angle in the PC becomes continuously tunable by reorienting the optic axis of the LC; at a certain incident angle an extreme sensitivity of the propagation angle as a function of the orientation of the optic axis of the LC occurs. Moreover, the splitting of the transverse magnetic and transverse electric polarizations of light is substantially larger than the splitting in a conventional bulk anisotropic medium. This splitting angle can also be well controlled by adjusting the optic axis orientation of the LC. Furthermore, the variation of optic axis orientation also modifies the sharp corners of the dispersion curve, which in turn gives an excellent control of the superprism effect in the PC.     

湿度对偏振光传输特性影响的研究

城市污染的日益增强导致大气环境中烟煤粒子含量不断上升,为了进一步研究烟煤环境下湿度对偏振光传输特性的影响,研究气溶胶粒子的半径及折射率等参数随湿度的改变情况,并采用蒙特卡洛的仿真方法,模拟不同入射偏振光在烟煤介质中的传输过程,得到出射光斯托克斯参量的仿真图样及偏振特性。结果表明:烟煤环境下相对湿度的变化对偏振特性有规律性的影响。随着相对湿度的增加,线偏振光入射时出射光的偏振特性逐渐增强,且能很好的保持自身的偏振态;圆偏振光入射时出射光的偏振度在相对湿度为85%时达到最大值,偏振度及偏振角波动较大且无明显规律。因此随着相对湿度的增加入射光为线偏振光时出射光在保持偏振态及偏振特性增强方面更具优势。     

A High-Speed Measurement Method for Reflective Liquid Crystal Cells Using a Liquid Crystal Polarization-Converting Device

We propose a novel measurement method for determining cell parameters, such as a cell thickness and twist angle in reflective liquid crystal (LC) cells, by using a unique polarization-converting device prepared with a circularly and homogeneously aligned LC (CH-LC) cell. The light intensity distributions from the reflective LC cell transmitted twice through the CH-LC cell are measured by a charge-coupled device array camera. Cell thickness can be derived by using coordinate values of local minimum spot in the spatial light intensity distribution measured at one wavelength, where the pretilt angle is assumed to be the designed value. Both cell thickness and twist angle can also be determined by two local minimum positions of the light intensity at two different wavelengths and the effects of a quarter-wave plate are discussed