考虑吸收、散射损耗时向列液晶电光特性的偏振测试探究

对于厚度达几十微米以上或掺杂染料分子的向列液晶样品而言,各向异性的散射和吸收将对偏振检测结果产生显著甚至剧烈的影响,此时不考虑吸收、散射损耗的理想偏振分析模型将不再适用.本文设计出一种更为普适的测量向列液晶指向矢取向方向的检偏测试装置,给出考虑各向异性吸收和散射时的偏振分析理论,并结合具体的实验测试给出可靠稳定的测试方案和具体的测量电致向列液晶指向矢偏转角的数据处理方法.

基于光纤端面集成的液晶光束整形器件

光纤集成器件因其尺寸小、功能高度集成化等优点,近年来受到越来越多的关注。当前光纤集成器件通常由介质型或金属型微结构组成,其制备加工通常依赖于高精度的微纳加工技术,面临着成本高和工艺复杂等挑战。另外,静态、固定几何结构的光纤光学器件功能不可调,也在极大程度上限制了其应用范围。本文设计并验证了一种基于光纤端面集成的液晶光束整形器件。通过对单模光纤端面加工平行锚定和垂直锚定的液晶聚合物液滴,获得了可见光波段的光束整形器件。基于Q-张量模型和Rayleigh-Sommerfeld衍射理论,实现了具有特殊液晶指向矢排布的液晶聚合物液滴的模拟仿真。通过实验验证了不同锚定条件下液晶聚合物液滴的光学性能,实验结果与仿真结果基本吻合,证明了该液晶器件的光束整形能力。这种液晶器件为光纤光学器件的微型化与集成化提供了一种成本较低、高效便捷的全新途径。

Director configurations of nematic liquid crystalline droplets and corresponding configuration transitions

The director configurations of nematic liquid crystalline droplets and their corresponding configuration transitions were studied with Monte Carlo simulation in cubic lattices. The Lebwohl-Lasher (LL) nematogen potential was employed as the prototype of the nematic interaction between nearest-neighbor rodlike molecules. It has been found that the director configurations of nematic droplets change with the mode and strength of the interfacial interaction as well as temperature. Further description is given of the restructuring processes of spheric and elliptic nematic droplets subjected to different strengths of external fields. These results are, hence, helpful for understanding the display mechanism of polymer dispersed liquid crystal materials. The studies also demonstrate that Monte Carlo simulation based on LL model is an effective method for investigating the physics in the small systems of liquid crystal under confined geometries.

外电场作用下液晶指向矢分布差分迭代求解及液晶盒视角电光特性研究

根据液晶连续体弹性形变理论 ,本文首次提出液晶指向矢在外电场作用下分布的差分迭带求解法 ,实践表明该方法具有稳定性好 ,速度快 ,结果准确等特点 ,并适用于各种模式的液晶盒 .在运用该方法求得液晶指向矢分布的前提下 ,结合消法布里 -珀罗干涉快速 4× 4矩阵法 ,对液晶显示器的视角光学特性作了研究 .

平行向列相液晶法-珀滤光片的光学特性分析

采用一种简单、稳定的方法-差分迭代法对平行向列相液晶在外电场作用下指向矢的空间分布进行了模拟计算。在此基础上,利用琼斯矩阵方法对平行向列相液晶法布里-珀罗滤光片的本征偏振态及光学特性进行了研究。结果表明,平行向列相液晶法布里-珀罗滤光片的共振模式是两组互相垂直的线性偏振态,且具有调谐范围宽,偏振敏感等特点。

光场与掺杂向列相液晶薄膜相互作用的若干问题

从激光与掺杂液晶薄膜相互作用的角度,介绍了掺杂液晶非线性光学的多个不同侧面,阐述了光场诱导液晶分子指向矢的重新取向问题、偶氮物掺杂液晶超大光学非线性问题、以及掺杂液晶光限幅的研究现状和进展。

用偏光干涉法动态测量扭曲向列型液晶指向矢

提出一种基于双折射晶体劈的偏振态实时测量方法,并将该方法用于扭曲向列型液晶透射光的偏振态分析,实现了液晶分子平均指向矢的动态测量.利用基于晶体劈的偏光干涉法将待测光的偏振参量编码为两组干涉条纹,通过对干涉条纹定位实现偏振态的实时测量;再根据液晶指向矢的倾角、扭转角与透射光偏振态之间的关系,推算出液晶分子平均指向矢的动态信息.本实验测量液晶指向矢的速度为每秒5次,液晶平均指向矢的倾角、扭转角的测量准确度达到0.2°.本文研究为液晶分子平均指向矢的动态测量提供了一种有效途径.

铁电液晶光电响应特性的电路级模拟

针对铁电液晶 (FELC)的简单物理结构模型 ,借助可变电流源来刻画因指向矢的转动而引起的电流变化 ,构造出相应的等效电子电路 (宏模型 ) ,将电路级仿真系统扩展到光电混合集成回路 .提出采用Pspice电路级分析模拟软件 ,通过控制模型参数 ,应用不同的信号 (方波、正弦波、单或双极性脉冲等 )激励源 ,分别就铁电液晶的端口电特性和光电响应特性实施了动态仿真研究 .FELC模型开关特性的分析结果与已报道的理论与实验基本一致 。

多维液晶指向矢的数值模拟计算

从Oseen-Frank弹性连续体理论出发,用有限差分和张弛法详细地介绍了求解三维液晶指向矢的方法,并给出程序流程图,程序运行过程中发现具有速度快、稳定性好、精确度高的特点,适合于求解复杂的液晶结构。文章最后基于此方法针对LCoS中指向矢的分布进行了简单的模拟,给出了两相邻显示像素的指向矢分布图形,网格划分为50×50×20个节点,在Pentium4,2.8GHz的计算机上求解需564.36s。

有限元法求解液晶层中的指向矢分布

建立了基于有限元法的液晶层中指向矢分布的计算方法 ,可以方便地考虑非对称取向和表面锚定能及其形式对指向矢分布的影响。作为应用实例 ,给出了非对称弱锚定情形下的液晶层中指向矢分布的计算结果。

表面弹性自由能k_(13)项与楔形液晶盒中阈值厚度附近的指向矢分布

考虑楔形液晶盒,液晶指向矢倾角θ是两个空间变量x,z的函数,即θ=θ(x,z)。导出了液晶盒的吉布斯自由能,其中包括表面弹性自由能k13 项。由拉格朗日 欧拉方程得到了θ(x,z)满足的微分方程。在k11 k33近似下,方程变为二维拉普拉斯方程。在阈值厚度 hc 附近θ很小,方程的解可近似为θ=cz(qx-1)。代入自由能表达式中,求极值可确定 c和q 的值。计算和讨论了k13项对液晶指向矢分布的影响。

液晶光学相阵列相移单元的电压-相移特性

液晶光学相阵列是一种新型的光学相位调制器件,为分析器件中相移单元的电压-相移特性,建立了液晶相移单元的数学模型,并提出了一种混合差分迭代算法。该算法根据液晶分子在电场作用下的物理变化过程,在指向矢与电位的耦合迭代过程中,采用追赶法计算相移单元中的电位分布。根据该算法对相移单元中液晶指向矢的分布进行了仿真计算,进而对取向膜厚度、预倾角和液晶盒厚度对器件的电压-相移特性的影响进行了分析。结果表明,当电压处于阈值电压与饱和电压之间时,取向膜厚度对液晶的电压-相移特性的影响比较明显。

强激光诱导向列相液晶指向矢转动的数值研究

激光诱导液晶指向矢转动的物理过程由欧拉-拉格朗日方程描述,激光在液晶中的传输则由麦克斯韦方程描述,在几何光学近似条件下可以利用几何光学光线传输方程来描述。通过对这对耦合的微分方程组进行数值求解,研究了激光诱导液晶指向矢转动的物理机制,讨论了激光诱导液晶指向矢转动的阈值问题,比较了不同液晶盒几何参数与不同入射激光初始偏振状态对液晶指向矢转动的影响。此外,还研究了强激光在液晶中传输时指向矢转动对激光偏振态的影响。

电控平行排列液晶光栅的光衍射特性研究

对电控平行液晶光栅的理论进行了分析,并配以结构原理图。通过对平行排列及90°扭曲排列液晶指向矢的计算,得出液晶盒中相应的折射率、相位差与电压之间的关系图,两者经比较证明平行排列更具适用性,并在实验中观测到了平行排列液晶光栅衍射特性与电压的关系。

磁场调制下液晶指向矢偏转特性的研究

液晶具有独特的物理化学特性,体现电、磁各向异性,且光学上类似单轴晶体。当对液晶体系施加磁场,液晶指向矢将随着磁场的大小而发生偏转。利用液晶连续体弹性理论模型,研究了沿面排列的向列相液晶分子在外磁场作用下的光学调制效应,通过差分法数值模拟液晶分子指向矢的偏转特性,并对液晶磁致双折射效应进行了分析研究,为更好地研究液晶型偏振光调制器提供理论基础。

液晶全漏导模的实验研究

夹在2块玻璃基板之间的液晶可以形成波导层,光在其间传播形成导模.通过全漏波导技术,分别对扭曲向列相液晶盒施加不同电压进行测试,得到了依赖于角度变化的反射率(包括偏振保存和偏振转换)实验曲线.液晶指向矢的变化将直接影响反射率变化,验证了液晶全漏波导技术在探索液晶盒内部细微变化方面是有效手段.

表面弹性能K_(24)项对液晶盒指向矢分布的影响

采用混合锚定非对称楔形液晶盒,导出了系统的吉布斯自由能。根据平衡态自由能最小的原理,利用变分的方法,得到了表面弹性能K24项存在时,指向矢分布满足的微分方程。通过求解方程,计算讨论了K24项对液晶指向矢分布的影响。结果表明K24项对楔形液晶盒指向矢分布的影响是不可忽视的。

单轴向列相液晶予倾角的测量

针对在实验室中测量单轴向列相液晶予倾角实验装置比较复杂,而且测量精确度较低问题,为实验室中单轴向列相液晶予倾角设计了两种方法,分别解决了实验操作复杂和精确度较低的问题.

用全漏光导波技术测量反射式混合型扭曲向列相液晶盒的指向矢分布

架设了全漏光导波测量系统并对反射式混合型扭曲向列相液晶盒进行了光学测量,氦氖激光经过处理后变为s偏振光或p偏振光,然后通过棱镜耦合使某一偏振状态的光进入液晶盒并采集不同电压下与入射角相关的不同偏振光组合的反射信号。进而结合多层光学4×4矩阵和弹性连续体理论对液晶盒的不同状态组合的反射信号模拟预测并与实验数据进行拟合,就得到了指向矢在液晶盒内的倾角和扭曲角以及在不同电压下的分布情况。

向列相液晶径向切流实验中的多条纹现象

本文将Carlsson 处理向列相液晶一维切变流动的单位球描述方法推广应用于高维系统,讨论向列相液晶的径向切变流动问题.本文给出径向切流下的指向运动方程,确定对粘滞系数α_2<0,α_3<0的液晶材料。指向在单位球面上的时间分布曲线以参数ε=2^(1/2)/4为界,具有两种拓扑类型:ε<2^(1/2)/4的A 型和ε>2^(1/2)/4的B 型.通过对不同分布下透射光强的分析.并与实验结果比较,指出MBBA 径向切流实验中的多条纹现象属于A 型分布中指向偏角(?)连续变化的情况,而单个黑环条纹属于A 型中(?)阶跃变化的情况,并推测单个白环条纹的出现可能与B 型分布相关.