基于丙烯酸酯的全息聚合物分散液晶光栅的动力学理论研究

采用一维无限长模型分析法对全息聚合物分散液晶(HPDLC)做了动力学方面的研究，给出了相关的扩散动力学方程和聚合动力学方程,并与折射率调制度Δn相结合获得了光栅衍射效率的表达式，对HPDLC光栅性能的改善提供了理论上的指导.     

全息聚合物弥散液晶器件电光特性的研究

研究了全息聚合物弥散液晶(HPDLC)器件的电光特性，研究了添加不同表面活性剂对聚合物界面对液晶的锚定能的影响机理，寻求到了低工作电压的实现方法. 分析了聚合物基体与液晶折射率不匹配性对器件对比度的影响，测量了HPDLC器件的响应时间和弛豫时间，得到了平均100μs的快速响应. 关键词： 全息聚合物弥散液晶 电光特性 表面活性剂 对比度 响应时间     

表面垂直取向对HPDLC光栅特性的影响

为了提高聚合物/液晶（HPDLC）光栅的衍射效率并改善光栅的表面形貌,研究了表面垂直取向处理对HPDLC光栅的影响。首先,研究了表面垂直处理对液晶分子的取向作用,发现垂直取向层对液晶的锚定作用随着盒厚的增加而逐渐减弱,取向层的作用范围大概在3 m ~5 m之间;其次,对相分离程度进行了实验表征,结果表明,随着液晶盒厚度的增加,相分离开始的时间越来越快,并且分离程度也越来越彻底。最后,讨论了表面垂直取向对HPDLC光栅衍射效率的影响,随着盒厚的增加,相分离出来的液晶微滴形成连续的区域,光栅的衍射效率逐渐升高,当盒厚增加到一定程度,其衍射效率和无取向处理的光栅接近。当盒厚过大时,垂直取向处理对HPDLC光栅散射损失并没有太大的改善,只有当盒厚适中（12 m）时,光栅的衍射效率最高,散射损失最小。     

NVP在全息聚合物分散液晶光栅中的反应动力学研究

为了提高全息聚合物分散液晶(简称HPDIC)光栅的衍射效率并得到良好的光栅表面形貌,在制备光栅的反应体系中添加了具有吡咯烷酮结构的单官能度小分子NVP,并进一步阐述了NVP对HPDLC光栅在反应动力学方面的影响.分析表明,NVP的添加显著增加了预聚单体的聚合速率,并且能使原本被困在聚合物网络当中的双键继续发生反应,从而大大提高了反应体系的双键转化率;另外,NVP的添加使得光栅的相分离更加彻底,在获得良好的表面形貌的同时也增大了光栅的折射率调制度,从而提高了HPDLC光栅的衍射效率.总之,在添加了NVP之后,体系的聚合速率和预聚单体的反应度都大大提高,从而使得光栅的表面形貌和衍射效率也得到较大的改善和提高,衍射效率提高到96.36%.     

基于聚合物支撑形貌液晶/聚合物光栅的低阈值分布反馈式激光器

利用低光强曝光进行全息液晶/聚合物光栅(HPDLC)的制备,获得了内部无液晶微滴具有聚合物支撑形貌的低散射透射光栅结构.分别研究了染料PM567,DCM,DCJTI的放大的自发辐射(ASE)阈值及相对出射光强等性质,得到三种染料中DCJIT的ASE阈值最低,相对出射光强最高,表明DCJTI更适于制备低阈值、高转化效率激光器.分别采用这三种染料制备基于聚合物支撑形貌光栅的分布反馈式激光器,通过改变光栅周期得到不同出射波长的激光.其中,以DCJTI为工作物质,得到中心波长为648 nm,阈值为0.65μJ/pulse,转化效率为1.6%,线宽为0.3 nm的高性能激光.与国内外同类激光器相比,在阈值、转化效率、线宽三个方面均有不同程度的提高.     

全息液晶/聚合物透射光栅光学各向异性的研究

基于聚合物支撑(polymer scaffolding)形貌的全息液晶/聚合物透射光栅, 系统研究了光栅的光学各向异性. 在这种形貌的光栅内, 液晶不是以液滴的形态存在于富液晶区, 据此建立了相应光栅的简化模型, 然后在各向异性耦合波理论框架下研究了光栅的衍射特性. 详尽的衍射效率实验值和计算值比较, 很好解释了液晶/聚合物光栅的光学各向异性, 也证实了液晶分子大致沿着光栅矢量排列.     

电控聚合物分散液晶全息透镜及特性研究

报道位相型电控聚合物分散液晶(H-PDLC)全息衍射透镜的研制及特性研究,理论上,根据耦合波理论,研究了不同的相分离程度系数下,理想位相型电控聚合物分散液晶(H-PDLC)全息衍射透镜在可见光波长(400—800nm)的衍射特性.实验研制了衍射效率最高为70%的电控H-PDLC变焦透镜样品,研究表明H-PDLC透镜具有优良的成像特性,和快速响应的电控开关特性,在光学成像系统,光通信系统中具有良好的应用前景.     

纳米银掺杂的高效率全息聚合物分散液晶光栅制备

报道了一种基于掺杂纳米银聚合物分散液晶(PDLC)材料的高衍射率全息电控光栅的制备及特性。通过在原有聚合物分散液晶材料体系中添加适量的纳米银颗粒以制备体全息光栅,实验研究了掺杂不同质量比的纳米银颗粒对全息聚合物分散液晶(H-PDLC)体光栅的衍射效率、驱动阈值电压、响应时间的影响。实验结果表明,通过掺杂纳米银材料,能够优化聚合物和液晶两相分离结构,使聚合物与液晶分离更加彻底,显著提高H-PDLC体光栅的一级衍射效率,同时能改善体光栅的电光特性,缩短响应时间。初步分析表明,由于纳米银颗粒的表面等离子体效应和体系折射率匹配的优化改善了H-PDLC光栅的特性。     

一次曝光法制备二维电调谐聚合物液晶光栅

采用四光束一次曝光法制备了二维电调谐聚合物分散液晶光栅,实验表明该方法制备的二维光栅具有非常好的电光特性,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以通过电场进行调节;偏光显微镜和原子力显微镜表明光栅中的液晶和聚合物在二维空间上呈周期性分布.同时利用二维衍射模型对二维光栅的电光特性进行了理论模拟,得到理论模拟的结果与实验结果相吻合.     

一次曝光法制备二维电调谐聚合物液晶光栅

采用四光束一次曝光法制备了二维电调谐聚合物分散液晶光栅,实验表明该方法制备的二维光栅具有非常好的电光特性,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以通过电场进行调节|偏光显微镜和原子力显微镜表明光栅中的液晶和聚合物在二维空间上呈周期性分布.同时利用二维衍射模型对二维光栅的电光特性进行了理论模拟,得到理论模拟的结果与实验结果相吻合.     

表面摩擦处理对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

为了提高全息聚合物分散液晶光栅的衍射效率并降低其驱动电压,改善光栅的电光特性,研究了表面平行摩擦取向对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响.理论分析认为,改善相分离结构和降低液晶微滴之间的有序度差异是优化光栅电光特性的根本所在.由于进行表面取向处理后的液晶和单体之间达到扩散匹配,使得相分离的程度大幅提高,在衍射能力增强的同时驱动电压也实现了大幅下降,而且,表面取向作用也使光栅内的液晶分子均匀排列,降低了液晶微滴之间的有序度差异,从而减少了光栅的散射损失.实验结果表明:进行取向处理后的光栅其衍射效率由传统光 关键词： 全息聚合物分散液晶 衍射效率 驱动电压     

基于液晶/聚合物光栅的高转化效率有机半导体激光器

采用有机半导体发光材料聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]作为增益介质,低官能度光敏单体制备的液晶/聚合物光栅作为外部反馈谐振腔,制备出参数可独立控制的分离式结构的有机半导体激光器.液晶/聚合物光栅中液晶分子的取向影响光栅折射率调制量,从而影响光栅的反馈能力,最终影响激光器出射激光的性能.通过研究发现决定液晶分子取向的主要有两种与光栅周期有关的作用力,利用这一原理制备不同周期的光栅,光栅周期小于450 nm时,相分离出的液晶分子取向由光栅矢量方向变为光栅沟槽方向,此时光栅的折射率调制量增加,光反馈能力增强.采用周期为395 nm的液晶/聚合物光栅制备二级布拉格散射的有机半导体激光器,相较于大周期光栅(593 nm)制备的激光器,激光阈值由0.70μJ/pulse降低至0.18μJ/pulse,转化效率由2.5%提高到6.4%,且出射激光垂直于基板表面发射,有利于后续的处理及应用.     

Biodegradable Holographic Polymer-Dispersed Liquid Crystal

The a-D-glucose was chemically modified with an allyl isocyanate (MG) and introduced into the polymer matrix for holographic polymer-dispersed liquid crystal (HPDLC), and the effects were studied in terms of morphology, grating formulation dynamics and electro-optical and biodegradable properties. Phase separation and diffraction efficiency increased at low content of (MG ≤ 4 wt%), while a rapid increase in crosslink density entrapped the LC droplets within the polymer to give poor phase separation, small droplet size, and low diffraction efficiency at high content. The HPDLC film was driven only with the addition of MG due to the increased droplet size with a minimum driving voltage of 18 V at 6.0 wt% MG. With the addition and an increasing amount of MG, the biodegradation of the composite film in a buffer solution was significantly increased in proportion to its amount.     

Electrically tunable holographic waveguide display based on holographic polymer dispersed liquid crystal grating

In this Letter, we present an electrically tunable holographic waveguide display(HWD) based on two slanted holographic polymer dispersed liquid crystal(HPDLC) gratings. Experimental results show that a see-through effect is obtained in the HWD that both the display light from HWD and the ambient light can be clearly seen simultaneously. By applying an external electric field, the output intensity of the display light can be modulated,which is attributed to the field-induced rotation of the liquid crystal molecules in the two HPDLC gratings.We also show that this electrically tunable performance enables the HWD to adapt to different ambient light conditions. This study provides some ideas towards the development of HWD and its application in augmented reality.     

表面活性剂含量对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

研究了含表面活性剂Actyflon-G04的全息聚合物分散液晶透射光栅的表面形貌和电光特性,通过理论分析得出驱动电压和膜的锚定能及表面自由能的关系.实验结果表明,在Actyflon-G04含量为4wt%-8wt%时光栅相分离程度高,相界面平滑,聚合物层的致密度增加.光栅的衍射效率达到96%,接近理想值.实现了在提高光栅衍射效率的同时降低驱动电压,使光栅的电光特性得到改善.