全息液晶/聚合物光栅的制备

将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合 ,以Ar+激光器为光源 ,使混合物在激光干涉光场的引发下发生光化学反应 ,从而导致液晶与预聚物发生相分离 ,形成全息液晶 /聚合物相位光栅。采用光学显微镜和He Ne激光器对所制样品进行测试 ,结果表明 ,当液晶含量在 30 %～ 45 %范围时 ,所制样品具有较好的栅结构 ,其衍射效率具有电场可调性。

基于全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的波长调谐特性研究

首先制备了不同周期的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅并进行激光抽运实验,得到了激光器的调谐曲线,确定了激光器在574 nm到685 nm的谱带里均可以实现激光输出,即激光器具有110 nm左右的可调谐范围.之后,通过温控仪控制样品的温度,对周期为610 nm的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅进行激光抽运,探测不同温度下的输出激光光谱,观察到随着温度由20℃升高到65℃,激光器的中心波长由627.9 nm减小到623 nm,产生了4.9 nm的波长蓝移.

全息法制备二维电调谐聚合物/液晶光栅

介绍了利用激光干涉形成的亮条纹引发预聚物/液晶的混合物相分离,制备了二维电调谐光栅。在对样品进行一次曝光之后,将样品绕着基板中心的法线方向转动一定的角度(如90°),再进行一次曝光,获得格子结构的聚合物/液晶二维光栅。实验结果表明,光栅中的聚合物和液晶在二维空间上呈周期性分布,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以利用电场进行调节。

含氟单体材料对全息聚合物分散液晶Bragg光栅电光特性的影响

在全息聚合物分散液晶的预聚物体系中添加含氟的单丙烯酸酯单体,制备全息聚合物分散液晶Bragg光栅,通过AFM、He-Ne激光器观察分析,发现甲基丙烯酸十二氟庚酯(Actyflon-G04)的添加不仅改善聚合物基质的形貌,同时也影响光栅的电光特性。实验结果表明,光栅的衍射效率从78%上升到90%,驱动电压V90大幅降低。分析认为,Actyflon-G04的添加降低了聚合物界面的表面张力,影响液晶微滴的分子取向,从而实现了光栅电光特性的改善。

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632.8nm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3.3dB降到0.2dBp-p(峰-峰值).

高对比度低压驱动全息聚合物分散液晶光栅

为了降低全息聚合物分散液晶光栅的驱动电压并提高其对比度,基于偏振原理设计了一种新型电调谐光栅。对传统的全息聚合物分散液晶(HPDLC)光栅进行了基板表面取向处理,加强液晶的均一排列程度,消除了液晶区域内的散射;然后,在光栅前面放置扭曲向列(TN)偏振调谐器,通过调节入射光的偏振方向,实现光栅内液晶折射率的变化,进而改变与聚合物折射率的差别,实现衍射强度的调谐。实验结果表明:光栅的阈值电压降低到了0.75～0.8V,对比度提高到了245:1,是传统HPDLC光栅的6～7倍,同时也大幅降低了散射损失且稳定性良好,可满足高端光学设备及显示产品方面的需求。

温度对全息聚合物分散液晶光栅形貌及电光特性的影响

采用光敏预聚物、向列相液晶和光引发剂混合物体系,在不同温度条件下制备全息光栅.利用红外光谱、光学显微镜、He-Ne激光器对预聚物和光栅进行测试.实验结果表明,光栅的衍射效率随制备温度的升高先增加后减小.对实验结果进行分析,发现它与光聚合反应体系的特性有很好的对应关系,同时深入探讨了制备温度对光栅形貌及电光特性的影响.

基于低散射和高增益全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器

利用低官能度的丙烯酸酯单体进行全息液晶/聚合物光栅的制备,获得了具有聚合物支撑形貌的光栅结构.由于这种光栅内部不存在液晶微滴,当作为分布反馈式激光器的谐振腔时,可以有效降低光栅内部的散射损失(<4%),降低激光腔损耗.此外,选用的高折射率单体提升了光栅的折射率调制量,增强了光栅的反馈增益.在以上两种因素的共同作用下,采用染料DCM为激光工作物质,以532nm的Nd:YAG脉冲激光器作为抽运光源,最终获得了中心波长为635nm,转化效率为1.2%的高性能激光,在以阈值能量0.8μJ/pulse抽运下获得激光线宽0.3nm,较之国内外同类激光器的报道,在阈值、线宽、转化效率三方面均有不同程度提升.

单体材料结构对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

使用3种分子结构不同的单体材料体系制备了全息聚合物分散液晶光栅,对所制备光栅的形貌、衍射特性、驱动特性、单体双键转化率等进行了研究。研究结果表明:体系中单体材料结构刚性的增加有助于相分离结构的改善。由柔性单体制备的光栅样品,双键转化率低,光栅液晶区域液晶微滴尺寸小,驱动电压高;刚性适度的样品,其光栅液晶区域液晶微滴较大,衍射能力达到96%,实际衍射效率为82%,且曝光结束后单体的单体双键转化率达到了57%,驱动电压为8.3V/μm;随着单体材料结构刚性的继续增加,光栅液晶微滴反而变小,液晶区域变窄,驱动电压升高。因此,合理增加单体的刚性程度有助于提高光栅相分离及光栅的电光特性。

增塑剂对全息聚合物分散液晶光栅衍射性能的影响

在全息聚合物分散液晶的预聚物体系中添加增塑剂DOP,制备全息聚合物分散液晶光栅,通过红外光谱仪、AFM、He-Ne激光器观察分析发现,邻苯二甲酸二辛酯的添加不仅提高体系双键的转化率,改善聚合物基质的形貌,同时也提高光栅的衍射效率,降低驱动电压。针对实验结果进行分析,DOP的添加降低体系黏度、延长相分离的时间、提高单体的双键转化率,从而改善光栅电光特性。

表面混合排列取向对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

在液晶盒的上下基板表面分别旋涂平行和垂直取向剂形成HAN液晶盒,将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合,注入液晶盒,进行全息曝光,形成布拉格光栅。实验结果表明,光栅的驱动电压从9.2V/μm降到5.7V/μm,同时衍射效率也从83%上升到98.4%。分析认为,上下基板取向剂对液晶分子进行了取向,在提高相分离程度的同时也改善了富液晶区域的分子排列,从而实现了光栅电光特性的改善。

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HPDLC)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%。

聚合物分散液晶柔性全息曲面光栅的研究

本文通过将聚合物分散液晶膜包裹在固定曲率半径的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)软膜内,通过平面波干涉的全息技术,制作了一种柔性曲面全息光栅。文章研究了柔性曲面全息光栅的衍射再现特性。使用微元法以及耦合波理论研究推导了柔性曲面光栅在曲率改变时的衍射特性公式。提出以柱面波再现曲率变化时的柔性全息光栅,以实现最佳衍射效果再现,论文推演了相关技术参数,如柱面波焦点位置,柱透镜焦距与衍射横向放大关系率等。在曝光时间为70 s和曝光强度为30 mW/cm2的条件下,制备了中心衍射效率为88%的柔性光栅。实验通过改变柔性光栅的曲率半径和使用柱面波再现,实现了理论计算的衍射横向放大率特性。

聚合物分散液晶体全息光栅在1550 nm波长处选择性模拟

介绍了制作体全息聚合物分散液晶光栅的基本原理.根据光栅的衍射特性计算公式,利用matlab程序对H PDLC光栅在中心波长为1 550 nm处的波长选择特性进行模拟,并且进一步实现H PDLC动态光强增益均衡器功能.计算结果表明,在光栅条纹法线同光栅表面法线的夹角为150°、光线入射角度为0°、光栅厚度为40μm、折射率调制为0.005时,光栅在1 550 nm处的衍射谱线半宽度能够达到10 nm.

聚合物分散液晶电控全息变间距光栅

本文报道了一种基于聚合物分散液晶的电控全息变间距光栅。采用柱面波和平面波干涉得到具有变间距的干涉条纹,并将此条纹记录于聚合物分散液晶材料中。实验分析研究了该光栅的空间频率、衍射特性和电场调控特性。光栅的空间频率变化范围和趋势与理论计算公式相匹配,实验结果表明光栅衍射效率与曝光光强和时间存在一定的关系。空间频率在530 mm^(-1)~650 mm^(-1)内的光栅衍射效率能达到70%以上。光栅的阈值电压为2.4 V/μm,上升沿和下降沿时间分别为300μs和750μs。该光栅不但具备了普通变间距光栅的优点,而且还具备了聚合物分散液晶的电场调控的特性,在光纤通信,光电探测及光谱探测等领域具有一定的应用前景。

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.

聚合物分散液晶全息光栅红外波段电光调制的特性

研究了聚合物分散液晶全息光栅在1550nm红外通信波段的电光调制特性,定性分析了不同驱动电压和不同频率的调制电场在红外波段上对聚合物弥散液晶全息光栅衍射效率和透射效率的影响。通过电介质理论,解释了交变调制电场的频率会改变聚合物弥散液晶全息光栅的介电常数,从而对电光调制的效果产生影响;验证了聚合物弥散液晶全息光栅作为红外光通信掺铒光纤放大器增益均衡器的可行性。

非均匀分布的纳米银掺杂的聚合物分散液晶全息光栅等效电路建模

聚合物分散液晶全息光栅具有电场可调的特点,材料中掺杂纳米银颗粒,能够有效降低光栅的驱动电压.由于聚合动力学的影响,会造成纳米银颗粒在光栅中的非均匀分布,即纳米银在聚合物和液晶区分布含量不均匀,表现出不同的电场调控特性.通过等效电路建模的方法研究驱动电压阈值与所施加交流电场的频率之间的关系.根据Maxwell-Wagner效应建立纳米银分别被液晶和聚合物包围的等效电路模型,具体研究在液晶条纹中,纳米银含量占总纳米银比例不同的条件下,纳米银掺杂的聚合物分散液晶全息光栅的介电弛豫时间和弛豫振荡的频率数值变化,进一步调节驱动电场频率,获得更低的驱动电压阈值.通过最优驱动电场频率范围来初步确定纳米银在光栅中的分布结构,并证明纳米银颗粒集中在液晶条纹,少量分布在聚合物条纹中.

新型聚合物网络稳定液晶光栅的制备

将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合,注入液晶盒,以紫外灯为光源,通过光掩模法使混合物在紫外光的引发下产生相分离,形成聚合物网络稳定液晶光栅。采用光学显微镜和He Ne激光器进行测试,结果表明该光栅获得了周期性的栅结构,且衍射效率具有电场调谐性。

交联剂对聚合物/液晶光栅的影响

利用激光干涉条纹引发预聚物/液晶混合物相分离,形成液晶与聚合物周期交替排列的液晶光栅。研究了组成材料中交联剂N-乙烯基吡咯烷酮(1-vinyl-2-pyrrolidone,NVP)对光栅形貌和衍射效率的影响,通过改变NVP的含量,分析NVP在光栅形成中的作用,确立了NVP的最佳含量。实验结果表明,NVP具有调节混合物系统官能度与体系黏度、交联密度及影响反应速度的作用,在适量的NVP含量下,光栅的衍射效率得到优化。