电控聚合物分散液晶变焦全息透镜制作

介绍了相位型全息聚合物分散液晶(PDLC)材料全息透镜,在电场作用下液晶微滴折射率逐渐与聚合物折射率匹配,实现透镜电控变焦。研究了微米尺寸和纳米尺寸液晶微滴聚合物分散液晶材料配方特性和微观结构。采用优化纳米尺寸材料配方制作5~6μm聚合物分散液晶盒,采用离轴式平面波和球面波干涉全息写入光路,成功制作电控变焦聚合物分散液晶全息透镜样品。该透镜样品焦距为20 mm,能够正一级衍射放大成像。实现“0”,“1”变焦的驱动电压阈值为60 V。并进一步提出了基于聚合物分散液晶电控变焦元件集成叠加技术实现电控变焦光学成像系统的技术思路。     

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。     

新型聚合物分散液晶材料研制的电控体全息光栅

报道了聚合物分散液晶材料全息光栅元件的研制，并研究了聚合物分散液晶材料光栅的衍射特性及电控开关特性。该光栅结合了聚合物分散液晶材料的电控光开关特性和全息光栅的优点，在光通信器件、可调窗口、液晶显示等领域具有广泛的应用前景和巨大的潜在生产力。     

便携式电控聚合物分散液晶全息透镜的电源及结构设计

根据聚合物分散液晶材料的光电特性及需要,在研究基于聚合物分散液晶光电器件时必须设计合适的电源驱动系统。介绍了在电控聚合物分散液晶全息透镜器件研制中,将电池输出的直流低压升高变频到70～100V、1000Hz频率交流高电压的电路系统设计。并介绍了变焦透镜装置总体结构的机械设计。实验结果表明,该电源设计能够满足聚合物分散液晶全息透镜器件中的液晶分子光轴驱动的需要,并能实现器件的小型化和便捷式。     

电控全息聚合物分散液晶斩光器的设计与研究

根据全息聚合物分散液晶(H-PDLC)的电光特性,即在电场的作用下对通过H-PDLC的光束呈现“开”和“关”两种状态.设计了方波及正旋波调制的单通道及双通道H-PDLC斩光器.实验表明,H-PDLC斩光器频率稳定,响应速度快(最快可达微秒级),体积小易于集成,无噪音,同时通过计算机可灵活控制电场的频率,占空比,波形,达...     

基于聚合物分散液晶全息光栅的可调增益均衡器

从理论和实验两方面分析研究了聚合物分散液晶全息光栅在632.8 nm光波的入射下的衍射谱特性和电压可调特性，实验结果与耦合波理论的计算结果具有很好的一致性，从实验上验证了用耦合波理论来描述聚合物分散液晶全息光栅的衍射特性是恰当的.并且提出了利用聚合物分散液晶全息光栅对掺饵光纤放大器增益谱进行平坦化的方法，利用聚合物分散液晶全息光栅的电压可调特性可实现动态增益均衡.运用该方法，可使掺饵光纤放大器在C波段1530~1560 nm内，温度在0℃~65℃范围内变化，掺饵光纤放大器自发辐射谱的不平坦度从3.3 dB降到0.2 dBp－p（峰-峰值）.     

连续变焦的聚合物分散液晶电控透镜

介绍了一种基于聚合物分散液晶材料的连续调焦电控透镜.在聚合物分散液晶盒的上表面电极上刻蚀圆孔,形成一个非对称电极,在液晶盒上下极板之间,诱发一个非均匀电场,从而引起聚合物分散液晶材料的折射率非均匀分布,形成电控变焦透镜.阐述了聚合物分散液晶可调焦透镜的基本原理,分析了透镜孔径对聚合物分散液晶透镜焦距的影响,在直径3mm和6mm的圆孔条件下,分别测量了透镜焦距随电压的变化关系.结果表明:电压从50V加到170V的过程中,透镜焦距逐渐减短,刻蚀3mm圆孔的聚合物分散液晶盒焦距从1.361 63m到0.429 21m,刻蚀6mm圆孔的聚合物分散液晶盒焦距从1.769 92m到0.548 43m.     

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     

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.     

全息聚合物弥散液晶材料衍射特性的优化

研究了影响全息聚合物弥散液晶(HPDLC)衍射效率的主要因素，分析了衍射效率与聚合物单体的选择、曝光强度、曝光时间、液晶含量及温度的依赖关系，从而找到最佳条件，使衍射特性得到优化.目前测得的最大衍射效率为802%.实验中还研究了扫描电镜(SEM)观察下HPDLC的表面形貌.     

Electrically controlled optical choppers based on holographic polymer dispersed liquid crystal gratings

An electrically controlled optical chopper based on switchable holographic polymer dispersed liquid crystal （H-PDLC） gratings is demonstrated through a programmable, adjustable, and periodic external driving source. Compared with traditional mechanical optical choppers, the H-PDLC chopper exhibits many advantages, including faster response time, less waveform deformation, as well as easier integration, control, and fabrication, to name a few. Its excellent performance makes the device potentially useful in frequency modulation optical systems, such as frequency division multiplexed microscopy system.     

Optically switchable, polarization-independent holographic polymer dispersed liquid crystal (H-PDLC) gratings

An optically switchable, polarization-independent holographic polymer dispersed liquid crystal (H-PDLC) transmission grating is demonstrated by adding azobenzene-LC and chiral molecules into the H-PDLC formulation. The optical switchable mechanism is from the trans-cis photoisomerization of the doped azobenzene-LC, which modulates the refractive index of the LC rich area. The dependence of the diffraction efficiency of the H-DPLC grating without chiral molecules on light polarization suggests that the orientation of LC directors within the droplet is ellipsoidal and uniaxial. However, the addition of chiral molecules into the H-PDLC formulation helps the formation of isotropic and non-uniaxial LC directors within the droplets. The polarization properties of the grating are investigated and analyzed by the coupled and modified coupled wave theory with a model of sinusoidal dielectric modulation. The results show that the addition of chiral molecules changes the LC phase from nematic to chiral-nematic, where the grating efficiency, which is modulated by the photoinduced phase transition, is independent of the polarization of incident light. Our findings may help improve optical systems that utilize non-polarized light.     

Optical compensator with switchable modes using polymer stabilized liquid crystals

We propose an optical compensator configuration with switchable modes by combining the polymer stabilized liquid crystal (PSLC) technology with the novel electrode design. It could be applied to a fixed-focus lens module for providing the defocus compensation of an optical imaging system. The device has two operation modes that can be switched by the electrode connection and provide respective optical retardation effects. It was designed by using the optical simulation tool and fabricated by using the standard photolithographic processes, the liquid crystal (LC) cell assembly procedure, and the particular ultra-violet (UV) exposure steps. The device was implemented and experimental results qualitatively showed its feasibility for realizing the capability of switching different compensation modes.     

一种曝光可控折转式双波段成像系统设计

 设计一种工作波段可切换,曝光时间从0.1 s～99.9 s可控,操作方便的折转式1∶1成像系统,通过转向棱镜连接前后镜组,替换不同厚度的滤色片以实现双波段成像。该系统将高分辨率折转式1∶1成像镜头与电子快门结合,光学系统视场范围φ17 mm,分辨率达到8 μm,工作距离55 mm,系统用转向棱镜折转90°成像,克服了一般镜头本身不能控制曝光时间的缺点,使曝光时间和光的导向能够精确控制,改善了化学发光免疫分析的试验条件,有望在临床中的化学发光免疫分析,以及环境科学、光化学等领域得到应用。     

Polarization-selective switching in holographically formed polymer dispersed liquid crystals

We have developed an optical stack of holographically formed polymer dispersed liquid-crystal (H-PDLC) devices that is fully operational with nonpolarized light sources. The device consists of two H-PDLC transmission gratings separated by a passive polarization rotator that can output a diffracted s-polarized, p-polarized, or s- and p-polarized beam simultaneously.     

紧凑型8～12 μm波段折/衍混合双位置两档变焦光学系统设计

设计了工作于8～12 μm波段的折/衍混合双位置两档变焦光学系统.该系统变焦过程中相对孔径保持不变,F/#为1.7,系统变倍比为3.75∶1.大视场角为19.2°,有效焦距33 mm,用于在大范围内搜索目标；小视场角为5.1°,有效焦距125 mm,用于对目标进行具体分析.系统采用锗和硒化锌两种材料,为四片镜结构,仅通过两片透镜的轴向移动便可完成两个视场的切换.系统中引入二元面和高次非球面,使系统结构简化,并极大地提高了成像质量.该系统适用于像元尺寸20 μm的非致冷式面阵探测器,可广泛应用于军事扫描成像和红外前视系统中.     

声光可调谐滤波器成像光谱仪非球面光学系统设计

基于声光可调谐滤波器(AOTF)的工作原理,设计了一套工作在440～780nm的光谱成像光学系统。该光学系统通过引入一面偶次非球面提高了系统的成像质量,简化了镜头的结构,提高了光学系统的透射率。前置光学系统采用由一组双胶合透镜构成的像方远心光路。后置成像光学系统由一组三胶合透镜构成,其中包含一面非球面,根据非球面变形系数与初级像差间的贡献关系,完成了非球面及其位置的优化和对AOTF的+1级衍射光成像。光学系统在32lp/mm的空间频率下的调制传递函数(MTF)大于0.6,像质优良,加工装调公差适中。