大偏转角液晶偏振光栅的研究

发布时间：2023-06-28 05:27

　　液晶偏振光栅是由液晶分子排列成180°扇柱形的周期性纳米结构器件,能够对入射光束施加某一截面直径方向上的连续变化位相使光束发生一级衍射而偏转,当光波长确定时,光栅周期越小,光束偏转角越大。理论预言光束可以100%出射在+1级或-1级衍射级次上,且偏转角范围可达到±40°。相比于其他非机械式光偏转技术,具有体积小、重量轻、偏振选择性的特点,在激光通信、遥感监测、VR与AR穿戴设备等领域中有着应用潜力巨大。目前的问题是液晶偏振光栅的周期难于做到小于2微米,故对于可见光波段的光束偏转角一般难于超过15°,而很多应用场合要求光束偏转范围要超过20°,另外对于1550nm常用光通讯波长,小周期液晶偏振光栅的偏转光束能量效率又太低,致使应用受限,而具体工艺国际上尚未报导,其光场衍射特性也不清楚。本论文针对以上问题展开了研究。对取向液晶的光控取向膜材料进行性能比对,以光控取向膜中光反应基本完毕为基准,得到最佳曝光时间,再以光反应总量为基准判断取向膜的锚定能力。发现OPA51国产材料相对一直使用的ROP进口材料来说曝光时间可以从18分钟减少到7分钟,并在液晶偏振光栅制备实验中证实OPA51光控取向膜具...

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 液晶偏振光栅的工作原理
    1.3 几何相位的理论
    1.4 几何相位元件
    1.5 液晶偏振光栅的国内外进展
        1.5.1 液晶偏振光栅几何相位的琼斯矩阵表达
        1.5.2 液晶偏振光栅的国内外进展及应用
    1.6 本论文的主要内容
第2章 液晶偏振光栅的制备光路设计及光控取向特性分析
    2.1 圆偏振光的偏振全息
    2.2 液晶偏振光栅的制备光路分析
        2.2.1 传统的液晶偏振光栅的制备光路
        2.2.2 迈克尔逊干涉式制备光路
        2.2.3 其他方法制备液晶偏振光栅
        2.2.4 马赫曾德式液晶偏振光栅制备光路
        2.2.5 马赫曾德干涉式制备光栅遇到的问题
    2.3 液晶偏振光栅的光控取向特性研究分析
        2.3.1 液晶以及液晶分子的排列方法
        2.3.2 液晶光控取向的原理
        2.3.3 缩短光控取向曝光时间的研究
    2.4 OPA51 光控取向膜制备的液晶偏振光栅
    2.5 叠加光场的稳定性改善
    2.6 非等光强下叠加光场以及光控取向特性分析
        2.6.1 非等光强下的叠加光场
        2.6.2 不同椭偏度的光场的光控取向特性
    2.7 本章小结
第3章 被动式液晶偏振光栅临界厚度的研究
    3.1 偏振光栅的分类及其制备工艺
    3.2 液晶偏振光栅的临界厚度
        3.2.1 液晶偏振光栅的连续弹性体理论与主动式液晶偏振光栅的临界厚度
        3.2.2 被动式液晶偏振光栅临界厚度
        3.2.3 被动式液晶偏振光栅临界厚度的测量
    3.3 本章小结
第4章 大偏转角的液晶偏振光栅的结构设计
    4.1 具有大偏转角反射式液晶偏振光栅的结构设计与实现
        4.1.1 大偏转角反射式液晶偏振光栅的结构设计
        4.1.2 反射式复合型液晶偏振光栅的制备
    4.2 液晶偏振光栅理论模型的建立以及液晶偏振光栅光学特性的模拟
    4.3 复合型波片液晶偏振光栅的制备
    4.4 液晶偏振光栅的极限光束偏转角分析
        4.4.1 液晶偏振光栅级联结构设计
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3836069