主动式液晶偏振光栅的制备研究

CIOMP OpenIR

	主动式液晶偏振光栅的制备研究
	刘春杰
学位类型	硕士
导师	彭增辉
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	液晶偏振光栅衍射效率制备流程
摘要	主动式液晶偏振光栅是液晶分子沿基板平面,每个光栅周期可实现液晶分子指向渐变式旋转180°的可电控的光栅器件。该光栅制备原理简单,成型方式快捷,理论的偏转效率可达到100%,在光学成像、激光通信、激光雷达等领域有着重要的应用前景。然而目前国内对于液晶偏振光栅的制备研究尚未见报道,需要投入人力、物力来填补国内在该领域的技术空白。为了响应这一需求,本文研究了主动式液晶偏振光栅的制备研究这一课题。本文探索了主动式液晶偏振光栅衍射效率低的内在原因,是由于液晶分子的排列存在缺陷。归纳总结出以下三点:第一,本论文探究了临界厚度对主动式液晶偏振光栅厚度的制约作用。定义了临界厚度是指保证有效区域内全部液晶分子可以理想取向的最大液晶盒厚度。实验归纳和总结出临界厚度存在这一既定结论。在强锚定情况下,本文定量化地研究了临界厚度的约束条件。为制备液晶盒时厚度上限的界定提供了理论分析和依据,有效地解释了制备小周期液晶偏振光栅时良品率低的原因。第二,针对制备液晶盒的过程中,厚度误差无法避免这一问题,本论文定量化地研究了厚度误差对衍射效率的影响。为了减弱这种影响,本文制备出双折射?n依次增大的系列向列相的混合液晶,提出通过替换液晶材料和施加电压驱动液晶分子两种方式改变液晶的双折射,进而分别实现光延迟与液晶盒厚度的粗匹配和精确匹配。利用此方式,主动式液晶偏振光栅的衍射效率可提升至94.4%。但由此引出新的问题:同一片主动式液晶偏振光栅,不同位置的最佳微调电压存在差异;第三,上面所述的问题,会极大地降低主动式液晶偏振光栅的适用性和实用性。为此,本文定量地讨论了记录光不理想对衍射效率的影响。研究发现,记录光为非等光强正交圆偏振光时,衍射效率与液晶盒厚度的匹配关系发生改变。并以此为依据,提出高斯光束整形和扩大光束口径的解决方案。本文除了对衍射效率低的原因和解决方案进行了探究外,也从理论层面,推导出主动式液晶偏振光栅具有100%的衍射效率、大角度的偏转、可调制偏振态等光学特性的理论解释。以及给出了详尽的主动式液晶偏振光栅的制备流程,并提出一系列的制备规范、设计了一套简单有效的评估环境振动的方法和标准,实现了对微弱环境振动的可视化。本论文中的研究结论为国内主动式液晶偏振光栅的实用化进程奠定了坚实基础。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61709
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	刘春杰. 主动式液晶偏振光栅的制备研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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主动式液晶偏振光栅的制备研究.caj（4359KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文