發(fā)布時(shí)間：2021-07-31 06:29

　　光柵是一種由大量等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)器件,在光譜測(cè)量、光計(jì)算以及光學(xué)信息處理等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)光柵母版不僅造價(jià)昂貴,需要機(jī)械刻劃,且周期相位角度固定單一,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度光束偏轉(zhuǎn)。近年來(lái),液晶光柵憑借其驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗小、重量輕、體積小、衍射特性可調(diào)等無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn),逐漸成為光柵器件的研究熱門(mén)。本文基于微流體自組裝效應(yīng),利用光控取向技術(shù)制備了可在光場(chǎng)、電場(chǎng)、手性濃度場(chǎng)和熱場(chǎng)等多種可控場(chǎng)下調(diào)節(jié)的液晶光柵。利用正交偏光顯微鏡與CCD對(duì)這種多場(chǎng)可調(diào)液晶光柵的微觀形貌進(jìn)行了觀察與記錄,并通過(guò)光柵衍射光路對(duì)其衍射效應(yīng)進(jìn)行了觀測(cè)和分析。我們首先搭建了兩束正交圓偏振的457nm激光干涉全息光路,對(duì)含有光取向?qū)拥囊壕Ш羞M(jìn)行曝光。通過(guò)一種名叫亮黃（BY,brilliant yellow）染料的光取向材料,在液晶盒內(nèi)表面形成相位周期取向膜。其次我們利用棒狀液晶1008與手性材料S811進(jìn)行不同濃度的摻雜,制備了不同濃度場(chǎng)的混合液晶材料,并分別將不同濃度摻雜的混液晶灌入統(tǒng)一配置的光取向液晶盒。最后利用液晶材料的自組裝特性,在液晶盒內(nèi)形成液晶光柵。通過(guò)控制單一變量,我們對(duì)比分析和研究了這... 

【文章來(lái)源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光柵Fig.1-1grating

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2廣泛用于測(cè)量位移，其原理是利用光柵形成疊柵條紋，通過(guò)疊柵條紋的光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量精度的提高。又如光柵光譜儀利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散（分解為光譜）來(lái)實(shí)現(xiàn)光譜測(cè)量。再如光纖光柵，利用光纖中的光敏性，在纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，它具一系列優(yōu)異的性能，例如附加損耗孝體積孝反射帶寬大、易與光纖耦合等等，它還可與其它光器件兼容且不受環(huán)境塵埃影響，在光纖通信領(lǐng)域和光纖傳感器領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用。此外，光柵還在空間光通信，三維圖像處理，光開(kāi)關(guān)等等一系列的領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。1920年人們將光柵刻槽形狀刻劃成鋸齒形，研制出了閃耀光柵(blazedgrating)。閃耀光柵通過(guò)將光能集中在預(yù)定方向上，適用于特定波段的特定光譜，大大提高了衍射效率，如圖1-2所示。20世紀(jì)50年代，人們采用“真空復(fù)制法”復(fù)制光柵大大提高了生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光柵的性能和制造技術(shù)也需要進(jìn)一步的提高，比如更高的分辨率，非等間距的平面或凹面光柵，提高全息光柵的衍射效率等等。圖1-2閃耀光柵三維結(jié)構(gòu)(a)和工作參數(shù)(b)Fig.1-23Dstructure(a)andworkingparameters(b)ofblazedgrating1.1.2液晶光柵的基本介紹傳統(tǒng)光柵母版造價(jià)昂貴，離不開(kāi)機(jī)械刻劃，且周期相位角度單一固定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度光束偏轉(zhuǎn)。而液晶光柵(LCgrating)具有機(jī)械光柵無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗孝重量輕、體積孝衍射的偏振特性可調(diào)等等，逐漸成為光柵器件的研究熱門(mén)。液晶光柵幾乎可以滿足空間光通信所有重要指標(biāo)的要求，如重量、尺寸、功耗、壽命、成本、驅(qū)動(dòng)電壓、光電集成、可編程性、光束掃描和偏轉(zhuǎn)范圍等[2]。例如其在光衛(wèi)星鏈路建立的關(guān)鍵技術(shù)，空間激光通信APT系統(tǒng)中就扮演者重要角色。

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4用高雙折射率的向列相液晶制作一種相位光柵，基板上刻印了192根電極，實(shí)現(xiàn)了大衍射角和較高的衍射效率。圖1-3液晶相位衍射光柵結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3Structurediagramofliquidcrystalphasediffractiongrating1.2.2液晶/聚合物光柵雖然傳統(tǒng)液晶光柵具有體積孝功耗低、衍射特性可控等非常多的優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)液晶光柵也有著一些限制，比如衍射效率與光的偏振性相關(guān)，會(huì)損失一部分入射光能量；沒(méi)有接地電極，邊緣電場(chǎng)會(huì)引入高次諧波等。為了克服這些不足，人們?cè)谛戮酆衔锔叻肿硬牧系难芯咳〉昧诉M(jìn)展，一些新的液晶/聚合物光柵被制備了出來(lái)，如圖1-4所示。圖1-4液晶/聚合物光柵結(jié)構(gòu)圖Fig.1-4Structurediagramofliquidcrystal/polymergrating1994年R.L.Sutherland等人利用全息干涉法制備了電場(chǎng)調(diào)諧的全息聚合物分散液晶光柵。其原理是利用雙束激光在樣品出進(jìn)行干涉形成空間上的光場(chǎng)周期分布，由于液晶盒內(nèi)有著事先摻雜好的光敏單體材料，在光場(chǎng)的作用下，預(yù)聚物單體發(fā)生聚合，與液晶形成了交替周期變化的光柵。這種光柵在二維空間上呈現(xiàn)周期分布，衍射圖樣為點(diǎn)陣，且衍射效率可通過(guò)電場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)，可作為光交互中的分束器、調(diào)制器、耦合器。1.2.3光控取向光柵光控取向技術(shù)，就是利用特定波段的光對(duì)液晶取向?qū)舆M(jìn)行光配向，從而引導(dǎo)液晶

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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