弱锚泊对液晶微波相位调制的影响

液晶对微波的调制取决于外加电压作用下液晶分子的取向,而基板的锚泊对液晶取向有重要影响,必然导致微波调制的变化.本文研究了无手性掺杂的弱锚泊90?扭曲向列相液晶的微波调制特性.基于液晶弹性理论和变分原理得到了液晶盒系统的平衡态方程和边界条件,采用差分迭代方法数值模拟了不同锚定强度大小和不同预倾角下单位长度相移随电压的变化.结果表明:1)预倾角对微波相移的影响与施加电压有关.当液晶盒施加电压为0.5—1.6 V之间时,随预倾角增大,单位长度微波相移及其与强锚泊0?预倾角90?扭曲液晶相移差均增大,且相移差达到最大时的电压值也随倾角增大而减小;1.6—3.0 V之间,单位长度微波相移及相移差随预倾角增大而减小;1.6 V附近及3.0 V之后,相移基本没有变化.2)表面锚定强度大小对微波相移的影响非常大.随锚定强度减小,单位长度微波相移及相移差均会增大,微波相移的可调范围也增大,且增加越来越明显.此研究为液晶微波调制器件的设计提供了理论依据.

挠曲电效应对液晶微波相位调制的影响

液晶微波调制器件的相位调制取决于液晶分子指向矢的分布。液晶指向矢的分布不仅会受基板表面处液晶分子预倾角和锚定能等因素的影响,液晶材料的挠曲电特性同样会影响液晶指向矢分布。基于液晶弹性理论和差分迭代方法,研究了挠曲电效应对平行排列向列相(PAN)液晶微波相位调制的影响,理论推导得到弱锚定PAN液晶盒的平衡态方程,数值模拟给出了不同的预倾角、锚定能和液晶材料的挠曲电特性条件下单位长度微波相移(MPSL)随电压的变化。结果表明MPSL随锚定能系数的减小而增大,A_0=A_d=5×10^(-5)J/m^2时,挠曲电效应e_(11)+e_(33)=5×10^(-11 )C/m对MPSL最大可调范围为20°,0°预倾角对MPSL最大可调范围为17°,MPSL差值最大增加均为9°;预倾角为3°时,MPSL可调范围随挠曲电系数的增大而增大,相对于忽略挠曲电效应情形,强锚定A_0=A_d=10^(-3)J/m^2条件下MPSL始终减小,弱锚定A_0=A_d=5×10^(-5)J/m^2条件下MPSL先减小后增大然后再减小,MPSL差值最大增加为9°。此项研究对液晶微波调制器件设计有一定的指导意义。