基于液晶聚合物薄膜实现集成与可重构的光路系统
发布时间：2021-10-25 03:29
液晶聚合物是一种可以聚合的液晶材料,且在聚合之后仍能保持聚合前的分子指向矢分布。通过光控取向技术,可以制备具有特定光学功能的聚合物薄膜。利用液晶聚合物薄膜的可叠层与可重复粘贴性,我们提出了一种可重构的构建集成光路策略。其不但拥有自由光路器件任意搭配独立调谐的优点,且拥有与芯片集成光学器件相当的尺寸和体积。基于分步曝光系统,我们制备了具有特定空间指向矢分布的液晶q波片与均匀配向的液晶聚合物1/4波片。利用该策略,我们串联了两个液晶q波片与一个1/4波片,成功产生了多种矢量涡旋光束,并且实现了对其涡旋拓扑荷与偏振级次的独立操控。基于该策略还可以实现诸如:艾里涡旋光、光束阵列、高阶矢量光束等各种复杂光场。同时,液晶聚合物功能薄膜具有柔性,使其可以覆盖在如透镜、物镜等有曲面的常规光学元件上。该策略提供了一种低成本、多用途的技术,能够有效减小自由光路系统的体积同时保持其调节自由度。该策略可在光通信,AR/VR显示与光学运算等方面发挥广泛的作用。
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４基本类型的液晶结构［６（）］??
或者少量手性化合物掺杂到向列相液晶中迫使液晶层以相对于彼此的一个小的??角度旋转。在一定数量的层之后，再现分子的原始指向。这样就形成了具有螺距??Ｐ的扭曲的螺旋状超分子结构（图１．６ａ，ｂ）。??Ｐ?＝?Ｉｋ?—?（１．１）??ａ??这就是为什么胆甾相通常被称为扭曲向列相的原因。胆甾相的这种结构产生??了独特的光学特性。??５??
当在两块盖玻片（在所谓的液晶盒中）之间放置一层薄薄的液晶时，形成平??面结构；这意味着螺旋轴垂直于玻璃平面，并且分子的长轴相互平行并且平行于??液晶盒的表面（图１．６?ｃ）。这种胆留相的周期性螺旋结构解释了它们独特的行为，??即入射光的选择性反射。当反射角度固定时，只有一种波长的光满足干涉条件；??那么，胆甾相液晶层（或膜）似乎被这种特定的颜色着色；换句话说，对于入射??光发生的选择性光反射现象，其中心波长Ｕｍａｘ）与螺距Ｐ有关：??＾?＝＂Ｐ?（１２）??在这里，万是胆甾相液晶的平均折射率。螺距取决于许多因素，例如胆甾相??液晶的化学性质，手性部分（基团或掺杂剂）的浓度和几何形状。值得注意的是??选择性反射的光的光谱区域（最大）可以在从ＵＶ到ＩＲ区域的广泛范围内变化。??手性掺杂物的主要特征是其扭曲力（Ａ），其由下式定义，??＝?（１．３）??ｄｘ?ｌ?ｄｘ?）ｘ＾ｏ??其中Ｘ是手性掺杂剂的浓度。??Ｐ的值主要由掺杂分子的几何形状控制：手性基团的不对称性越大，Ｐ的值??越高
【参考文献】：
期刊论文
[1]Arbitrary and reconfigurable optical vortex generation:a high-efficiency technique using director-varying liquid crystal fork gratings[J]. Peng Chen,Bing-Yan Wei,Wei Ji,Shi-Jun Ge,Wei Hu,Fei Xu,Vladimir Chigrinov,Yan-Qing Lu. Photonics Research. 2015(04)
本文编号：3456560
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４基本类型的液晶结构［６（）］??
或者少量手性化合物掺杂到向列相液晶中迫使液晶层以相对于彼此的一个小的??角度旋转。在一定数量的层之后，再现分子的原始指向。这样就形成了具有螺距??Ｐ的扭曲的螺旋状超分子结构（图１．６ａ，ｂ）。??Ｐ?＝?Ｉｋ?—?（１．１）??ａ??这就是为什么胆甾相通常被称为扭曲向列相的原因。胆甾相的这种结构产生??了独特的光学特性。??５??
当在两块盖玻片（在所谓的液晶盒中）之间放置一层薄薄的液晶时，形成平??面结构；这意味着螺旋轴垂直于玻璃平面，并且分子的长轴相互平行并且平行于??液晶盒的表面（图１．６?ｃ）。这种胆留相的周期性螺旋结构解释了它们独特的行为，??即入射光的选择性反射。当反射角度固定时，只有一种波长的光满足干涉条件；??那么，胆甾相液晶层（或膜）似乎被这种特定的颜色着色；换句话说，对于入射??光发生的选择性光反射现象，其中心波长Ｕｍａｘ）与螺距Ｐ有关：??＾?＝＂Ｐ?（１２）??在这里，万是胆甾相液晶的平均折射率。螺距取决于许多因素，例如胆甾相??液晶的化学性质，手性部分（基团或掺杂剂）的浓度和几何形状。值得注意的是??选择性反射的光的光谱区域（最大）可以在从ＵＶ到ＩＲ区域的广泛范围内变化。??手性掺杂物的主要特征是其扭曲力（Ａ），其由下式定义，??＝?（１．３）??ｄｘ?ｌ?ｄｘ?）ｘ＾ｏ??其中Ｘ是手性掺杂剂的浓度。??Ｐ的值主要由掺杂分子的几何形状控制：手性基团的不对称性越大，Ｐ的值??越高
【参考文献】：
期刊论文
[1]Arbitrary and reconfigurable optical vortex generation:a high-efficiency technique using director-varying liquid crystal fork gratings[J]. Peng Chen,Bing-Yan Wei,Wei Ji,Shi-Jun Ge,Wei Hu,Fei Xu,Vladimir Chigrinov,Yan-Qing Lu. Photonics Research. 2015(04)
本文编号：3456560
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