胆甾相液晶激光器的调谐特性研究

基于胆甾相液晶螺距及折射率随温度与电场变化的特性, 研究了温度与电场对液晶染料可调谐激光器发射特性的影响. 首先探讨了手性剂浓度、温度与液晶螺距的关系, 制作了液晶染料可调谐激光器, 在温度23–35℃变化时, 其发射波长调谐范围为618.90–594.76 nm, 达到24.14 nm, 在电压0–9 V 变化时, 其发射波长调谐范围为617.40–608.11 nm, 共9.29 nm. 关键词： 可调谐激光器 胆甾相液晶 激光染料     

横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响

阐述一种理论模型,讨论共面转换（IPS）模式下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及扭曲角的影响．利用琼斯矩阵法计算了光正入射情况下未加电场时胆甾相液晶的反射谱．在上述模型基础上,计算了施加电场后胆甾相液晶的反射峰值波长以及反射带宽随场强的变化关系．探讨了忽略锚定与强锚定两种边界条件下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响．所得结论在理论上证实：共面转换模式下电场可以调谐胆甾相液晶的反射光颜色,从而为基于电控螺距原理的胆甾相液晶反射式彩色显示方案提供了理论上的依据． 关键词： 胆甾相液晶 电控螺距 共面转换 琼斯矩阵法     

螺状相液晶旋光特性理论模拟与实验研究

利用旋光理论模拟了一种用于螺状相液晶显示器(CH-LCD)的螺状相液晶的旋光率与入射波长、螺距的关系,并从理论上给予定量分析;用磁光调制倍频法测试了这种螺状相液晶旋光率随温度变化的规律,并利用所测的旋光率的值计算得出这种螺状相液晶的螺距、折射率、及双折射率随温度变化的规律;对模拟结果给予了实验验证。     

胆甾相液晶电控螺旋畸变导致的布拉格反射特性

研究了平面织构胆甾相液晶在垂直于螺旋轴方向施加电场后,引起螺旋畸变导致布拉格反射光强度变化特性,利用液晶矩阵光学,琼斯矩阵法与Matlab矩阵计算软件对有螺旋畸变情况下的布拉格反射光谱特性进行了分析和数值计算.从数值计算和实验结果可知,胆甾相液晶在其垂直螺旋轴方向施加不同电压电场时,布拉格反射光中心波长不随电压改变,而布拉格反射光强会随电压的增大而减弱.提出一种电致螺旋畸变模型,对实验结果和数值计算结果给出了合理的解释,认为利用电场改变胆甾相液晶螺距进而设计电控颜色变化液晶器件的原理是不可靠的.     

液晶奇异的光学性质讲座 第二讲 胆甾相液晶的特殊光学性质

这一讲主要介绍胆甾相液晶的一些特殊光学性质.上一讲中的图1(b)已经描述了胆甾相液晶的螺旋结构,螺旋的周期称为螺距P.这类材料主要来自胆甾醇的衍生物,故因此而得名.在向列相中如果掺入一定的手征性(手征性是指分子左和右不具有镜象对称性)化合物也能获得胆甾相,所以有时也称它为手征性向列相.它具有不同于一般液晶的光学性质,如选择反射、圆二色性、强烈的旋光色散以及电光和磁光效应等. 一、胆甾相液晶的选择反射 将不及头发丝1/5直径厚的胆甾相液晶充入玻璃盒内,在白光照射时会看到液晶盒呈现非常鲜艳的彩色.从不同角度观察,它的彩色…     

楔形盒染料掺杂胆甾相液晶激光器研究

设计制作了楔形盒掺杂激光染料PM580的胆甾相液晶器件, 研究了激光辐射行为. 在楔形液晶盒中出现了一系列与楔棱平行的向错线和不同规则形状的晶畴, 胆甾相液晶形成了平面态排列. 采用固体Nd:YAG倍频532 nm 波长激光作为抽运光, 获得调谐精度约1 nm, 调谐范围约17 nm的一维波长可调谐激光器. 楔形盒中, 液晶扭曲力与取向膜表面锚定力相互平衡的过程中胆甾相液晶螺距伸张, 光子禁带位置移动, 从而调谐光子禁带边沿出射激光波长. 关键词： 胆甾相液晶 楔形盒 激光辐射     

胆甾相液晶可见光布拉格反射实验

胆甾相液晶可见光反射行为，在某种意义上与晶体粉末样品Ｘ光衍射相似，本主要提供一个巧妙而又直观的布拉格反射实验方法，并测量胆甾相结构周期－螺距与温度的关系，进而揭示胆甾相液晶热色效应的机理。     

用斯托克斯矢量分析液晶的旋光特性

本文运用斯托克斯矢量、穆勒矩阵和类比的方法，对扭曲向列型液晶和胆甾型液晶的旋光机理进行比较直观的解释，构建简单物理图像，揭示两种液晶产生旋光效应的本质，并得出在长波长条件下胆甾型液晶的旋光率公式R=-π△n^2p/4λ^2.     

胆甾相液晶散射光的特性研究

基于胆甾相液晶的电光特性，进行了液晶散射光相干性与不同外加电场之间关系的实验研究.利用反转剪切干涉仪具体测量了不同外加电压条件下液晶散射光的空间相干性，得出了液晶散射光相干性随外加电场变化的初步规律.结果表明,胆甾相液晶散射光的强度以及空间相干性可以由外加电场调制.     

温度对液晶填充光子晶体光纤传输特性的影响

利用液晶的折射率是温度和波长函数的特性,在光子晶体光纤(PCF)芯区的空气柱中填充向列相液晶,通过改变温度来改变液晶的折射率,构成了一种温度凋制光子晶体光纤.用阶跃有效折射率模型研究了温度对这种光子晶体光纤在不同光波长时传输特性的影响,并进行了数值计算.结果表明液晶填充使光子晶体光纤的色散减小,由于折射率对温度和波长变化敏感,改变温度可以使光纤在长波长区域出现单模传输,在短波长时不会出现单模传输,即使包层相对孔径很小也不会出现无截止单模传输.温度升高使光纤的色散值增大,零色散波长向短波长方向移动.这些特性对温度调制光子晶体光纤器件的设计和应用具有一定的参考意义.     

胆甾相和蓝相液晶的透射和反射特性

针对蓝相液晶显示器中的暗态漏光特性, 采用时域有限差分方法模拟计算了胆甾相液晶的平面态和焦锥态以及蓝相II态液晶的透射和反射特性, 得到了它们在正交和平行偏振片之间的漏光, 并提出了计算等效旋光能力的公式以比较它们的旋光能力. 通过对比焦锥态和蓝相液晶的旋光能力和漏光特性发现, 采用焦锥态替代蓝相液晶而得到良好的暗态特性是一种可行的方法. 通过研究它们的布拉格反射特性, 得知蓝相液晶的布拉格反射与平面态相似, 但反射强度小, 焦锥态无明显的布拉格反射特性.     

复指数矩阵法研究螺旋液晶光学传播特性

提出一种研究螺旋液晶光学特性的数学处理方法.螺旋型液晶可当作N层双折射材料晶片叠合而成,而相邻晶片的光轴依次旋转一个小角度.在光学转换矩阵中引入复数来研究螺旋型液晶光学性能,给出了相关的数学处理方法.研究了线性偏振光在螺旋液晶中的传播特性,并给出了光经过螺旋液晶后电场强度的矩阵表达式.研究发现,如果入射光波长等于螺旋液晶螺距,线偏振光经过右螺旋液晶后是左旋圆偏振光.理论上分析了螺旋液晶对可见光选择性反射机理.     

Optical filter with tunable wavelength and bandwidth based on cholesteric liquid crystals

An optical filter with tunable wavelength and bandwidth has been demonstrated using two cholesteric liquid crystals configured in a reflection mode, in which the incident light is first reflected by one cholesteric liquid crystal and then by the other one. The central wavelength can be tuned from 527 nm to 574 nm and the bandwidth can be changed from 10 nm to 80 nm. It has potential applications in many fields, especially in optical communications and multispectral and hyperspectral imaging systems.     

From selective to wide-band light reflection: a simple thermal diffusion in a glassy cholesteric liquid crystal

Due to their helicoidal structure, cholesteric liquid crystals exhibit remarkable optical properties. Selective light reflection occurs when the pitch (repeat distance) is of the order of the wavelength of incident light propagating along the helix axis. The wavelength bandwidth, due to the optical anisotropy, is typically limited to 50 nm which is insufficient for some applications (full-colors displays, for example). By introducing a pitch gradient in the helix during a novel two-step process in a cholesteric glass, we show that reflection may occur over a wavelength bandwidth greater than 300 nm. First, the reflection bandwidth is adjusted by thermal annealing. Then, the optical properties are permanently stored by quenching the viscous material to a glass at room temperature. The two steps, pitch gradient establishment and film hardening, are independently controlled. The present process exhibits some reversibility and properties intrinsic to the glassy state are gained: laser-writing high resolution full-color images on solid films for image recording or high-density optical data-storage are indeed conceivable. Received 17 December 1998     

基于矩阵理论的螺旋液晶透射光偏振态研究

将螺旋型液品看作是N层双折射材料晶片叠合而成,而每层光轴相对于相邻的晶片有一个小的旋转.本文基于矩阵理论,研究了光在螺旋液晶中传输时偏振态的变化.经过详细的数学推导,理论研究表明.线性偏振光经过螺旋液晶后偏振态会发生改变.当满足一定的条件时,线偏振光的偏振方向旋转90°,左旋圆偏振光经过左旋螺旋液晶后转变为右旋圆偏振光.     

1310nm波段石英晶体旋光性的温度效应测试研究

为了测试温度对1310nm波段石英晶体旋光性的影响,采用高低温试验箱作为温控器,设计了双光路检测系统对石英晶体在1310nm波段旋光性的温度效应进行测试研究。实验结果表明,在-10～20℃温度范围内,对于确定波长的光,随温度的升高,石英晶体的旋光率增大;在25～50℃温度范围内,随温度的升高旋光率减小;对于同一温度,波长越长旋光率越小。根据测试结果求解Sellmeier方程得出了Sellmeier方程的常数与温度的关系式,从而可以得出任意温度下不同波长对应的石英晶体的旋光率。     

On the theories of form optical rotation —The existence of two zeroes in the rotatory dispersion curve

The rotatory dispersion has been measured for a mixture of optically active l-menthol and n-p-methoxybenzylidene-p′- butylaniline (MBBA) which simulates a cholesteric liquid crystal in its behaviour. The rotatory dispersion exhibits two zeroes in contradiction to the theoretical results for form optical rotation based on Oseen's dielectric continuum model. However, the existence of these zeroes is in agreement with the theory based on difference equations for wave propagation in a periodic structure.     

Enhanced optical nonlinearity near the photonic bandgap edges of a cholesteric liquid crystal

The third-order Kerr nonlinear optical effect of a one-dimensional photonic bandgap structure of a cholesteric liquid crystal is investigated. In a femtosecond nonlinear transmission measurement, nonlinear optical changes in the bandgap edges are observed. From analysis of the dispersion relation, Kerr nonlinear coefficients of nematics, forming the cholesteric liquid crystal, are found to be enhanced by 1-2 orders of magnitude through the photonic bandgap structure.