基于Berreman矩阵研究一维掺有各向异性材料缺陷的光子晶体偏振特性

为了研究具有各向异性材料缺陷层的光子晶体禁带特性，构造了具有各向异性材料缺陷层（AB）10F（BA）10型一维光子晶体，利用Berreman传输矩阵进行了数值计算。研究发现，随着缺陷层F厚度d的增加，在700~1000 nm禁带中出现的两个缺陷模发生红移，缺陷模透射系数呈阶段性变化。改变缺陷层内单轴晶体方位角θ，X偏振光产生的缺陷模往长波方向移动，透射系数在一定波长范围内规律变化，而Y偏振光产生的缺陷模始终不变。另方位角φ在0~90＆#176;范围内变化，则该禁带内产生新的缺陷模。缺陷模的这些特征对全方位过滤器的设计有一定价值。

基于Berreman 4×4矩阵对胆甾相液晶Bragg反射带宽的模拟研究

利用Berreman 4×4矩阵和Matlab编程模拟了胆甾相液晶的反射光谱,分析了螺旋数(液晶厚度)、基板的折射率、双折射、折射率色散、固定螺距、梯度螺距和入射角等因素对反射光谱带宽的影响。结果表明,要得到理想的Bragg反射带宽,液晶层的厚度即螺旋数N需达到N≥10;基板折射率会影响最大反射率,基板折射率ng与寻常光折射率no相比,ng<no时,最大反射率比较低,ng越小越影响明显,当ng≥no时,具有很好的反射率;折射率的色散和大的入射角会使带宽变窄,而大的双折射Δn和螺距P可以得到较宽的反射带宽,但拓宽效果有限。通过梯度螺距的函数表达式,理论模拟了具有螺距梯度的胆甾相液晶的反射带宽,其对于胆甾相液晶宽波反射的实验研究具有一定的意义。

液晶光谱偏振系统的透射谱研究

为了研究液晶光谱偏振系统的透过率特性,在可见光波段下的对透射谱分布进行仿真分析。基于Berreman矩阵获得液晶旋光器透射光谱,同时结合Lyot型可调谐滤光片以及液晶相位延迟器,分析了不同偏振态入射光在垂直入射和斜入射两种条件下系统的透射光谱。结果表明,垂直入射情况下在540~680nm出现谷值,斜入射情况下在520~640nm出现谷值,斜入射情况相对垂直入射情况光谱发生一定蓝移。当不同入射光通过系统时,圆偏振光在谷值区域透过率接近0,而线偏振光在谷值区域透过率约为0.25。通过对液晶偏振光谱系统的透射谱研究,有利于分析入射光构成,为深入研究系统以及提高系统性能奠定理论基础。

计算单轴旋光晶体光学性质的新矩阵:旋光Jones矩阵

根据Fresnel唯象旋光理论和Born旋光理论推导出了一个能快速方便地计算单轴旋光晶体光学性质的2×2矩阵———旋光Jones矩阵,与Berreman4×4矩阵(Born旋光模型)分层计算方法的结果相比,该结果是解析的,这就使得进一步研究其他光学性质变得很方便。详细介绍旋光Jones矩阵的建立过程,并以石英晶体为例,介绍运用该矩阵计算旋光晶体的光学性质的具体过程。该计算方法对于斜入射情况下的无旋光介质和各向同性旋光介质仍然适用。

液晶显示器件模拟程序的编制与测试

文章根据液晶连续弹性体理论、差分迭代法和Berreman的4×4矩阵法,介绍了计算液晶指向矢分布和透过率的数值方法。本次程序的实现采用的是Visual C++,由于在透过率计算中涉及到了exp()函数的幂为复数4×4矩阵,若用C语言则因工作量极大而实现困难。在Matlab中存在函数expm()专门计算幂为矩阵的exp()函数,在界面中绘图功能需用到plot函数。综上考虑,做出了Visual C++与Matlab接口来实现所需函数脱离于Matlab的调用。文章以TN型液晶显示器为例,验证了本软件的正确性,还介绍了本实验室提出的扭曲HAN模式。由于其视角特性尚不明确,利用所编软件,对其液晶盒进行了不同视角下的透过率计算。通过上述计算得到参数的最优设置(Δn=0.08(ne=1.556,no=1.476),d=6μm,p0=20μm),从而获得最大视角,在对比度大于5的基础上,约为-85°到75°。