近期液晶研究中的几个新方向——液晶非显示应用基础研究的进展

近期有关液晶学科的更多的基础和应用基础研究转向了应用这个奇妙的软物质态于平面显示器件等光学领域以外的其它领域的深入探索,这就形成了近期液晶科学研究中的'非显示'热,它囊括了从生物,化学到物理,材料甚至工程等多个学科的诸多领域.本综述主要在物理及相关领域内简略地介绍了几个液晶科学非显示研究课题的基本原理,进展和可能的前景,包括作者所在课题组近期所进行的有关微波频率和中远红外(THz)波段液晶调制器的研究进展.以期为工作于液晶学科这方面研究的同行提供一点参考.     

液晶空间光调制器在光信息综合实验中的应用

提出了一种把液晶空间光调制器应用于光电信息综合实验的光学实验系统。系统中的空间光调制器采用光寻址液晶光阀和电寻址液晶光阀。给出了利用这一系统开设的四个光学信息处理实验。实践表明,该系统具有较好的教学效果。     

4f光学系统中滤波函数角位移补偿的研究

实验中4f光学系统的输入函数载体与滤波函数载体往往存在着一定的角位移,而这个角位移的存在影响了4f光学系统的精确滤波。将空间光调制器(SLM)作为4f光学系统的输入和滤波函数的载体,利用光栅衍射理论和傅里叶变换理论,提出了一种测量该角位移的方法。滤波函数旋转角位移值的大小可以补偿输入和滤波函数载体间存在的角位移。滤波实验证明了方法的有效性和必要性。     

Grating light modulator for projection display

A novel grating light modulator for projection display is introduced. It consists of an upper moveable grating, a bottom mirror, and four supporting posts between them. The moveable grating and the bottom mirror compose a phase grating whose phase difference is controlled by the actuating voltage. When the phase difference is 2kπ, the grating light modulator will switch the incident light to zero-order diffraction; when the phase difference is （2k - 1）π, the grating light modulator will diffract light to first-order diffraction. A 16 × 16 modulator array is fabricated by the surface micromachining technology. The device works well when it is actuated by a voltage with 1-kHz frequency and 10-V amplitude. The fabricated grating light modulator can show blackness and brightness when controlled by the voltage. This modulator has potential applications in projection display system.     

Carrier suppression in quadruple frequency modulation by cascaded optical external modulators for millimeter-wave generation

The optical carrier suppression in optical quadruple frequency modulation by cascaded external modulators is investigated theoretically and experimentally. Theoretical analysis demonstrates that the optical carrier suppression ratio is related with not only the initial phase difference of electrical signals applied on the two modulators, but also the optical phase shift between the two modulators. The maximum suppression ratio can be achieved when the total phase difference is equal to nπ＋π/2 （n = 1, 2,…）, which is verified by experiments. By properly controlling the total phase shift, 40-GHz millimeter-wave is generated by using a 10-GHz radio frequency （RF） source and the modulators.     

Hybrid silicon modulators

A number of active elements have been demonstrated using the hybrid silicon evanescent platform, including lasers, amplifiers, and detectors. In this letter, two types of hybrid silicon modulators, flflfilling the building blocks in optical communication on this platform, are presented. A hybrid silicon electroabsorp- tion modulator, suitable for high speed interconnects, with 10-dB extinction ratio at -5 V and 16-GHz modulation bandwidth is demonstrated. In addition, a hybrid silicon Mach-Zehnder modulator utilizing carrier depletion in multiple quantum wells is proved with 2 V.mm voltage-length product, 150-nm optical bandwidth, and a large signal modulation up to 10 Gb/s.     

大功率固态调制器的仿真研究

 设计了大功率固态调制器的新型固态脉冲开关模块。通过分析电力电子仿真软件Saber中绝缘栅双极晶体管(IGBT)物理模型的概念和等效电路，结合实验数据建立了IXDH20N120型IGBT的模型，研究了Saber环境下，不同参数条件和拓扑结构对调制器电路输出特性的影响。仿真结果表明：动态均压网络在有效地保护开关的同时，可以减少IGBT的开关损耗；电路中器件离散性与系统分布参数会造成调制器输出波形质量下降，效率降低。并对调制器在负载打火情况下，因严重不均流而损坏器件故障的机理作了分析，实验证明仿真结果和分析与实际相符。     

采用单边大光腔结构改善电吸收调制器的光场分布

设计并制备了具有单边大光腔结构的半导体电吸收(electroabsorption，EA)调制器.模拟和测试的结果均表明：单边大光腔结构能有效地改善EA调制器的光场分布，使椭圆形的近场光斑变得圆形化，从而达到与圆形模式光纤之间的匹配，有利于提高耦合效率.     

高功率激光装置前端系统激光脉冲的时间整形及修正技术

针对激光惯性约束聚变实验研究对高功率激光驱动器前端系统复杂时间形状种子激光脉冲的需求,应用孔径耦合带状线集成波导整形系统设计了满足需要的前端整形激光脉冲。用一种新方法精确计算了孔径耦合带状线电脉冲整形器的耦合系数和孔径宽度的数值关系,并针对高衬比度整形激光脉冲的需求,提出了高衬比度双极型集成波导整形系统方案。由该系统可以得到100 ps脉冲前沿、1～3 ns脉冲宽度可调、高衬比度(大于100:1)、光滑无纹波调制、可精确满足神光Ⅱ八路及第九路装置需求的前端整形激光脉冲。     

与偏振无关的双向3×3光开关结构设计

利用传统成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器、反射镜和四分之一波片构成的3×3光开关。该光开关具有结构紧凑规整、功能的实现与信号光的偏振态无关以及可以完成双向交换等特点。根据其路由控制表对该3×3光开关交换模块功能的实现进行了分析,结果表明,通过对各相位型空间光调制器状态的调整,控制通过其信号光的偏振态,完成信号光的路由,该交换模块可以完成输入信号光的全排列无阻塞输出与交换。同时,该交换模块具有一定的扩容和重构能力,对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。