弱磁场中向列相液晶TEB30A薄膜自衍射现象研究

采用1.5mW低功率的He-Ne激光(632.8nm)正入射向列相液晶TEB30A薄膜,研究向列相液晶TEB30A薄膜在不同强度的弱磁场(0、0.464 9、0.506 2和0.518 5T)中的远场衍射特性。实验结果表明,向列相液晶TEB30A薄膜在4种不同强度的弱磁场(0,0.464 9,0.506 2和0.518 5T)中都能产生远场衍射。衍射图样会随磁场强度的增加而发生明显的变化。衍射环的数目增加,衍射环宽度变宽,衍射场向外拓展。当磁场强度为0.506 2T时,衍射环上出现了近似相互平行的干涉直条纹。当磁场强度达到0.518 5T时,干涉直条纹更加明显的趋于平行。在弱磁场的作用下,激光束在远场的散度变得明显。基于Kirchhoff-Fraunhofer衍射积分原理的理论模拟结果表明,当激光通过处在弱磁场中的向列相液晶TEB30A薄膜时,横向非线性相移会增大。随着弱磁场强度由0T增加到0.518 5T,非线性相移也由4π增加到20π。弱磁场引起样品非线性相移增大,导致其远场衍射图样发生了变化。远场衍射光强图样的变化也是透射光能量分布的改变,因此,可将弱磁场调控向列相液晶这一技术应用于磁控光开关及光限幅等领域。

掺杂Sm_2O_3的向列相液晶TEB30A光栅衍射特性研究

基于光学琼斯矩阵理论,研究掺杂Sm_2O_3的向列相液晶TEB30A在弱磁场中的光栅衍射特性。结果表明,自然光通过处在弱磁场中的适量配比的Sm_2O_3/TEB30A样品后,会在远场产生衍射条纹,且衍射条纹会随外磁场强度的增加而出现动态的变化。产生衍射条纹是由于适量的Sm_2O_3的掺杂,使得向列相液晶TEB30A的折射率各向异性Δn沿外磁场方向呈现周期分布,形成了液晶光栅;当外磁场强度发生变化时,处在外磁场中的Sm_2O_3粒子和液晶分子的分布会随之发生变化,导致Δn沿外磁场分布的周期发生变化,从而引起液晶光栅常数发生变化,因此,衍射条纹呈现出动态变化的效应。模拟结果表明,当外磁场强度由0.464 9T增加到0.518 5T时,液晶光栅常数由0.5cm降到0.4cm。这一技术研究方法将大大降低液晶光栅的成本,同时,弱磁场环境也为使用者提供了一种安全的使用环境。

模拟研究掺杂稀土氧化物的向列相液晶TEB30A磁光特性

基于掺杂磁性粒子的欧勒-拉格朗日方程及液晶光学理论,通过数值模拟向列相液晶TEB30A掺杂磁性纳米稀土氧化物在外磁场中的透射谱,研究分析液晶样品掺杂磁性稀土氧化物的磁光性质.结果表明,微量磁性稀土氧化物的掺杂,没有改变液晶原有弹性,将液晶的饱和磁矩提高了一个数量级.这一掺杂技术法能实现削弱两底板对液晶分子的控制作用,达到调整液晶分子在两底板的锚定方向,从而使得控制向列相液晶TEB30A的外磁场强度降低.

Magneto-optical effect of TEB30A liquid crystal doped with thulium oxides

The influences of an external magnetic field on the optical properties of the TEB30A nematic liquid crystal doped with thulium oxides （Gd203, Dy203, Nd203, Y203, and Sm203） are studied. It is shown that a magnetic field applied parallelly to the sample cell surface leads to the rotational orientation of mesogenes. All samples except for the sample doped with Sm203 nanoparticles undergo structural deformations. The behavior of the TEB30A/Sm203 differs from those of the TEB30A liquid crystal doped with other four nanoparticles. The presence of Sm203 nanoparticles in the TEB30A liquid crystal does not cause the structural deformation of the liquid crystal matrix. At the same time, the anchoring type of the liquid crystal molecules on the nanoparticle surface is different. The director n is parallel to the magnetic moment/~ in the TEB30A/Sm203, and inclined to the magnetic moment/~ in the TEB30A/Nd203, and perpendicular to the magnetic moment/~ in each of TEB30A/Gd203, TEB30A/Dy203, and TEB30A/Y203. Besides, the dependence of the structural deformation on the critical magnetic field for the TEB30A is obtained.

弱磁场下研究掺杂微量Pr2O3的向列相液晶TEB30A薄膜的衍射

采用1.5 m W低功率的He-Ne激光（632.8 nm）正入射掺杂微量Pr2O3的向列相液晶TEB30A（TEB30A/Pr2O3）薄膜,研究在不同强度的弱磁场（0、0.4649 T、0.5062 T和0.5185 T）中的远场衍射特性。实验结果表明,在相同的条件下,当弱磁场强度超过一定的阈值时,在向列相液晶TEB30A中掺杂微量Pr2O3会非常明显地改善衍射图样的效果。基于Kirchhoff-Fraunhofe衍射积分原理的理论模拟结果表明,当磁场强度超过一定的阈值,微量Pr2O3掺杂之所以能明显地改善样品的衍射,是由于Pr2O3的掺杂增大了向列相液晶薄膜样品的非线性相移。TEB30A/Pr2O3薄膜的远场衍射消除了激光散度的影响。这一掺杂技术可应用于磁控光开关及光限幅等领域。