基于液晶电可调衍射光栅

文摘

一个周期产生的电场是grating-like电极细胞由外加电压和液晶的重新定位。线性偏振探测光束经历了周期性的折射率分布和形成了一个相位光栅。氦氖激光作为探针梁检测零级(o)和一阶衍射强度(+ 1)。实验结果表明,衍射光栅可以开启应用一个小电压。最优阶衍射效率约为12%。一阶衍射效率的依赖的偏振探测光束还讨论了。

1。介绍

液晶相位光栅(LC)有许多应用,如激光光束控制、光束整形,光纤通信,高效投影显示器,款直观显示,其他修改的光强度或阶段(1- - - - - -9]。

为向列液晶相位光栅(缴送工作),因为操作电压改变分子的取向董事通常较低,根据介电各向异性(LCs的)有效折射率()的介质由一束传播经验,已经成为一个理想的候选人作为电气控制设备由于大型光学双折射(3,10- - - - - -15]。

有几种方法可以制造液体晶体衍射光栅。吉本斯等人显示液晶光栅通过暴露染料掺杂聚合物层紫外线干涉图样。陈等人表明混合液晶配置创建一个double-rubbed聚酰亚胺层polarization-independent光栅(16- - - - - -20.]。本等人已经证明多畴的对齐区域通过microrubbing液晶光栅技术(12,13]。温家宝等人表明dual-domain偏振光栅由右和左旋扭地区创建的划线聚酰亚胺层(5]。

在本文中,我们提出一个简单的相位光栅,通过应用一个小电压可调的衍射效率。电场的grating-like模式液晶的排列很容易实现和结果在周期性的折射率分布。一阶衍射效率的物理机制和探测光束的偏振角度进行了讨论。

2。实验

我们研究了液晶相位光栅25μ米LC细胞包含同质E7保持一致。细胞与grating-like电极宽度= 15μm。一个LC混合物(E7)= 14.4(介电常数1 khz)和Δn = 0.218(折射率差别λ= 633 nm和T = 20°C)注入细胞通过毛细管流。图1(一个)显示了描述的实验设置液晶相位光栅。氦氖激光器(= 633海里)作为探针光束。传输轴的线性偏振器被设置在x方向上。一个交流电源(~ 1 KHz)外加电压grating-like电极细胞产生周期性的电场在细胞和导致液晶的折射率的周期性分布,如图1(b)。第0测量衍射信号和一阶被光电探测器探测到由计算机和记录。

3所示。结果和讨论

首先,液晶光栅的衍射强度在第0和第一个订单记录作为时间的函数,应用~ 4.0 v的电压,如图2。x -线性偏振光的氦氖激光光源通常是事件样本;零级衍射迅速腐烂和一阶衍射长大的电压是在“对”状态。衍射强度上升或衰变在t = 250毫秒一个稳定的水平。接下来,电压是在“关闭”状态在t = 3250毫秒;逐渐增加零级衍射和一阶衍射逐渐提高到一个初始状态在t = ~ 3800毫秒。

图3(一个)情节一阶衍射强度与电压的液晶相位光栅周期grating-like电极形成的细胞。阈值电压发生在2.0 V。在2.0 V,衍射强度逐渐增长。一阶衍射与电压曲线的形状表示;当电压增加到4.0 V时,董事液晶取向可能倾向于homeotropically对齐的电场,和线性偏振探测光束在x方向上经验丰富的折射率调制电极之间的差异和nonelectrode条纹区,这是重要的。从4.0 V至10.0 V,衍射强度逐渐衰减。这种现象推测的结果排列的无序化的液晶nonelectrode域由于电场的边缘效应,减少折射率调制的差异。10.0 v后,一阶绕射衰减到一个稳定的水平。图3 (b)显示的图像衍射信号在0,2、4、10和20 V。在0 V,只有零级衍射信号存在;2 V,出现一阶衍射和高阶衍射信号(订单可以观察到衍射);4 V,一阶衍射变得聪明和订单可以观察到衍射信号;在10.0 V和20.0 V,一阶衍射信号衰减订单可以观察到衍射信号。

图4显示的是测量一阶光束的衍射效率的各种偏振探测梁外加电压~ 4.0 v。一阶衍射效率被定义为的强度之间的比率衍射和总强度= 0,所描述的 的偏振探测光束调整旋转偏振器从0°- 90°对应调整探测器的偏振光束极化,极化。探测光束的强度保持恒定值作为偏振调整。探测光束的偏振角0°15°、30°、45°,60°、75°和90°,分别。极化角是在0°时,探测光束经历普通()和非凡的()折射率区域有无grating-like电极液晶光栅的条纹,分别。折射率调制的=−导致液晶相位光栅效应。第一个衍射效率~ 12.0%_。在考虑偏振角以外的偏振(0°),有效折射率经历探测光束偏振角的函数,根据(21] 在哪里之间的角度吗设在和探测器的偏振光束。随着极化角调整从0°- 90°,有效折射率经验丰富的梁地区没有减少电极条纹;折射率与电极条纹常数的地区。的调制相位光栅的折射率的影响。因此,减少各向异性的折射率光栅效应削弱了阶段。相位光栅效应逐渐衰减的极化角增加。当探测器中线性偏振光束方向(90°),它的经历几乎相同的普通折射率区域有无电极条纹。第一个衍射效率~ 1.1%_。研究结果表明,相位光栅效应直接影响探测器的偏振光束,可以通过调整切换的偏振探测光束。

4所示。结论

总之,液晶的重新定位可以通过施加外部电压grating-like电极细胞;线性偏振探测光束经历周期性的折射率分布,导致液晶相位光栅。零阶和一阶衍射强度由氦氖激光探测。衍射光栅可以开启通过应用一个小电压(~ 2.0 V)最优阶衍射效率约为12%。一阶衍射效率也可以从12.0%调到1.1%的通过调整偏振探测光束。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了科技部(大多数)授予最下的台湾106 - 2221 - e - 035 - 072 - my2。作者还欣赏大学的精密仪器支持中心提供的测量设备。

引用

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