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偶氮苯磺酸薄膜的光致取向可重复性

液晶与显示 2024年第5期39卷 553-560页

作者：杨小东彭增辉穆全全刘怀宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

偶氮苯磺酸SD1作为一种液晶光致取向材料,具有强锚定、可再次重新取向等优点。本文研究了偶氮苯磺酸光取向材料SD1薄膜在405 nm线偏振光辐照下的光致取向重复写入性能。研究发现,在线偏振光重复擦写曝光SD1膜的过程中,随擦写次数增加,... 详细信息

偶氮苯磺酸SD1作为一种液晶光致取向材料,具有强锚定、可再次重新取向等优点。本文研究了偶氮苯磺酸光取向材料SD1薄膜在405 nm线偏振光辐照下的光致取向重复写入性能。研究发现,在线偏振光重复擦写曝光SD1膜的过程中,随擦写次数增加,膜饱和有序度持续下降。经过200次重复擦写后(累计能量密度1200 J/cm^(2)),饱和有序度(S)从0.78下降到0.3,取向速度从0.39 s^(-1)下降到0.08 s^(-1)。对重复取向过程中SD1膜的紫外可见(UV-Vis)吸收光谱进行了实时监测,发现在单次取向过程中SD1膜的UV-Vis吸收光谱峰值吸光度先快速下降再缓慢回升后达到饱和,并整体呈现吸收下降的趋势。经历200次重取向后,吸光度从0.10下降到0.03。这表明重取向过程中面内反式SD1的分子数量逐渐减少导致取向能力减弱,因而重写次数受限。在关闭辐照光一段时间后,面内分子数量有一定程度的回升。总之,SD1薄膜在线偏振光重复擦写过程中出现面内分子数量持续下降的现象,由于SD1薄膜面内分子数量直接影响着其取向能力,这种部分可逆的面内分子数量变化导致SD1可重复取向能力有限。

关键词：偶氮苯磺酸 SD1 光致取向

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液晶包层波导技术研究进展

液晶与显示 2024年第5期39卷 697-706页

作者：刁志辉毕泽坤范维方蔚云慧穆全全中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京101408

液晶包层波导以波导为载体、以液晶为工作物质,包层中的液晶通过倏逝波调控芯层中的波导模式。相比于传统液晶器件,液晶包层波导能够巧妙解耦光线调制距离与液晶层厚度,并基于表面层液晶作用显著降低液晶回弹时间,具有调制幅度大、响应... 详细信息

液晶包层波导以波导为载体、以液晶为工作物质,包层中的液晶通过倏逝波调控芯层中的波导模式。相比于传统液晶器件,液晶包层波导能够巧妙解耦光线调制距离与液晶层厚度,并基于表面层液晶作用显著降低液晶回弹时间,具有调制幅度大、响应速度快的优势。本文综述了液晶包层波导技术在光束扫描、傅里叶变换光谱领域的研究进展,并展望了液晶包层波导技术在可重构光子器件领域的应用前景。不同的宏观应用表现均源于液晶包层对波导模式的微观调控。凭借独特的工作方式,液晶包层波导赋予了宏观应用新的技术优势。本综述为新型液晶光束调控方法提供一种重要的研究思路。

关键词：液晶波导光调控

叉指电极结构对液晶包层光波导有效折射率调制量影响的建模研究

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液晶与显示 2024年第9期39卷 1163-1173页

作者：赵慧茹刁志辉穆全全范维方陈澳王宇晴中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京101408

叉指电极基于单侧加电方式,有望通过简化波导层结构提升液晶包层光波导的光学性能。为此,本文建立了基于叉指电极的液晶包层光波导物理模型,并研究了该结构下波导模式有效折射率调制量的变化规律。首先,通过理论模拟明确了叉指电极所产... 详细信息

叉指电极基于单侧加电方式,有望通过简化波导层结构提升液晶包层光波导的光学性能。为此,本文建立了基于叉指电极的液晶包层光波导物理模型,并研究了该结构下波导模式有效折射率调制量的变化规律。首先,通过理论模拟明确了叉指电极所产生的电场分布特点;然后,分析了电场作用下液晶分子的排布状态及对波导模式有效折射率的作用规律,并定量化研究了液晶初始取向角度、Δn、Δε对波导模式有效折射率的影响;最后,对比了叉指电极与传统双侧电极结构下液晶光波导有效折射率调制量变化。结果表明,叉指电极会产生周期性电场分布,并导致液晶转动角度与光波导有效折射率分布呈现周期性;相比于平行取向(初始取向角为2°),垂直取向(初始取向角为88°)下所产生的有效折射率调制幅度更大,在40 V电压下,垂直取向是平行取向的10.1倍。更大的Δn和Δε有助于获得更大的光波导有效折射率调制量。与双侧电极对比,叉指电极能够在同等电压下实现更大的有效折射率调制量。

关键词：叉指电极液晶光波导

应用于325 nm波段高透过低降解液晶材料

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液晶与显示 2024年第1期39卷 10-16页

作者：刘怀宇刘永刚王启东穆全全杨小东彭增辉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

液晶空间光调制器通过改变驱动电压强度控制液晶分子排布实现对光的调制。紫外区域可用的液晶空间光调制器随光聚合式3D打印等应用的兴起,重要性日益显现。然而绝大多数液晶材料都是有机物,在紫外波段存在光吸收和光反应。为了拓宽液晶... 详细信息

液晶空间光调制器通过改变驱动电压强度控制液晶分子排布实现对光的调制。紫外区域可用的液晶空间光调制器随光聚合式3D打印等应用的兴起,重要性日益显现。然而绝大多数液晶材料都是有机物,在紫外波段存在光吸收和光反应。为了拓宽液晶材料的应用波段,本文通过选择在应用波段不发生紫外吸收和光反应的官能团,设计了一类可在325~400 nm波段应用不发生光吸收和光反应的液晶材料,并对液晶材料的紫外-可见光光谱进行仿真以验证设计的合理性。将耐紫外液晶化合物配置成混合液晶材料后与常见的两种混合液晶材料的紫外稳定性进行比较。在经过120 min的325 nm紫外光源的辐照后,液晶材料的吸光度和相变温度几乎不变,双折射率变化0.04%,阈值电压变化1.39%,响应时间变化0.32%。

关键词：液晶材料紫外稳定性双折射率

应用于彩色光波导显示中的液晶偏振体光栅结构设计与制备

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液晶与显示 2024年第4期39卷 427-435页

作者：阚丽娜穆全全彭增辉杨程亮于洋刘永刚王启东中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心北京100049 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033

本文设计并实现了一种三层结构液晶偏振体光栅,对其衍射特性及其在光波导中的耦合情况进行了研究。理论上,选取横向周期为424 nm,根据特定工作波长450 nm、532 nm、633 nm在满足布拉格衍射条件的情况下计算出了相对应的3个纵向周期以实... 详细信息

本文设计并实现了一种三层结构液晶偏振体光栅,对其衍射特性及其在光波导中的耦合情况进行了研究。理论上,选取横向周期为424 nm,根据特定工作波长450 nm、532 nm、633 nm在满足布拉格衍射条件的情况下计算出了相对应的3个纵向周期以实现其厚度方向的叠加。采用有限元法对该器件进行了模拟仿真,计算出了其光谱特性及角度特性,根据红绿蓝三色光色散关系仿真出了其在波导内耦合的入射角与衍射角之间的关系曲线。实验上,本文实现了该液晶偏振体光栅器件的制备并对其进行了系统性能表征,给出了一个初步的光波导耦合实验,演示了其耦合效果。结果表明,所制备的三层液晶偏振体光栅器件在450 nm、532 nm、633 nm下衍射效率最高可达80%以上,对应波长下的角带宽分别为12°、8°、6°,其在波导内耦合的视场经模拟可达到27.81°,是一种良好的光波导耦合器件。

关键词：光学器件角度响应衍射效率液晶偏振体光栅

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宽波段大视角液晶偏振转换器研究进展

液晶与显示 2024年第5期39卷 683-696页

作者：王启东穆全全刘璐璐于洋彭增辉刘永刚鲁兴海中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造重点实验室吉林长春130033 长春大学材料科学与工程学院吉林长春130022

偏振转换器能够通过对入射光偏振态的动态调控间接实现几何相位型多功能光学器件光学响应特性的动态可调。基于液晶的偏振转换器具有调控效率高、调控面积大、紧凑化程度高等诸多优势,是目前应用较为广泛的偏振转换器。本文围绕偏振转... 详细信息

偏振转换器能够通过对入射光偏振态的动态调控间接实现几何相位型多功能光学器件光学响应特性的动态可调。基于液晶的偏振转换器具有调控效率高、调控面积大、紧凑化程度高等诸多优势,是目前应用较为广泛的偏振转换器。本文围绕偏振转换效率、工作波段、视场角3个核心参量,系统介绍了液晶偏振转换器最新的研究进展,分别给出了典型液晶偏振转换器和大视角宽波段液晶偏振转换器的详细结构和性能表现,同时介绍了液晶偏振转换器工作波段和视角的拓展方法。该项工作能够为液晶偏振转换器结构设计与应用提供必要的参考,同时为基于几何相位或新型相位调控模式的研究提供一些思路。

关键词：液晶偏振转换器波段视角

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基于液晶包层平板光波导的偏振转换器设计

液晶与显示 2024年第6期39卷 725-734页

作者：蔚云慧毕泽坤刁志辉彭增辉刘永刚王启东穆全全中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京101408

基于液晶的动态可调偏振转换器具有大调制幅度、低功耗的优势,在片上集成系统具有重要的研究意义。然而现有的液晶偏振转换器存在传输损耗大、液晶分子难取向的问题。为此,本文提出了一种基于液晶包层平板光波导的偏振转换器。首先基于... 详细信息

基于液晶的动态可调偏振转换器具有大调制幅度、低功耗的优势,在片上集成系统具有重要的研究意义。然而现有的液晶偏振转换器存在传输损耗大、液晶分子难取向的问题。为此,本文提出了一种基于液晶包层平板光波导的偏振转换器。首先基于液晶各向异性与4层波导理论,构建了满足液晶包层平板光波导物理特性的偏振转换分析模型,厘清偏振转换发生的内在机理为液晶分子场致转动引起的波导内模式耦合。而后通过精确求解耦合状态下波导模式的传播常数和光场分布,提出一种适合于液晶包层平板光波导的偏振转换分析方法,总结出偏振转换效率及最小转换长度的理论公式,并掌握了模式耦合对偏振转换效率的影响规律。最后综合优化各层波导参数得到了一组可实现高偏振转换效率的器件参数,分析了芯层厚度、取向层厚度和电极长度偏差对转换效率的影响。结果表明,本文设计的液晶包层平板光波导偏振转换器可在0.2 V的驱动电压变化下实现转换效率在0%~99.98%的连续可调。

关键词：液晶光波导偏振转换器

Design of the Rotation Angle Measurement System for the Atmospheric Dispersion Corrector (ADC)

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Journal of Harbin Institute of Technology(New Series) 2017年第4期24卷 57-61页

作者： Wenjie Li quanquan mu Shaoxin Wang Chengliang Yang Haiping Wang Zhaoliang Cao Li Xuan State Key Laboratory of Applied Optics Changchun Institute of OpticsFine Mechanics and PhysicsChinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Science

In order to measure the rotation angle error of the worm and gear mechanisms in the atmospheric dispersion corrector( ADC),a novel measurement system based on the autocollimator is designed in this *** on the position relations between the shaft and spot converged by rays of autocollimator,the rotation angle can be calculated quickly and conveniently using a brief algorithm. An optical wedge is introduced to the measurement system for suppressing the awful measuring error caused by the axial wobbly error. The measurement system can measure the shaft rotation angle at any rotation position,which is the novel usage of the two-dimensional autocollimator. Its optical layout is very simple. Only an optical wedge and two plane mirrors are needed besides the autocollimator. The measurement accuracy of the proposed method is less than±0.5 arcmin. In the measurement of two worms and gears mechanisms in ADC,the rotation angle error are±0.05° and ±0.07° respectively,which all satisfies the design demand( ±0.1°). The proposed measurement system can be also suits for some engineering fields.

关键词： optical measurement rotation angle autocollimator axis wobbly error optical wedge

Arbitrary cylindrical vector beam generation enabled by polarization-selective Gouy phase shifter

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Photonics Research 2021年第6期9卷 1048-1054页

作者： JUNLIANG JIA KEPENG ZHANG GUANGWEI HU MAPING HU TONG TONG quanquan mu HONG GAO FULI LI CHENG-WEI QIU PEI ZHANG MOE Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter School of PhysicsXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China Department of Electrical and Computer Engineering National University of SingaporeSingaporeSingapore Shaanxi Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optoelectronic Devices School of PhysicsXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China State Key Laboratory of Applied Optics Changchun Institute of OpticsFine Mechanicsand PhysicsChinese Academy of SciencesChangchun 130033China

Cylindrical vector beams(CVBs),which possess polarization distribution of rotational symmetry on the transverse plane,can be developed in many optical *** methods to generate CVBs contain redundant interferometers or need to switch among diverse elements,thus being inconvenient in applications containing multiple *** we provide a passive polarization-selective device to substitute interferometers and simplify generation *** is accomplished by reversing topological charges of orbital angular momentum based on a polarization-selective Gouy *** the process,tunable input light is the only condition to generate a CVB with arbitrary topological *** cover both azimuthal and radial parameters of CVBs,we express the mapping between scalar Laguerre–Gaussian light on a basic Poincaré sphere and CVB on a high-order Poincaré *** proposed device simplifies the generation of CVBs enormously and thus has potential in integrated devices for both quantum and classic optical experiments.

关键词： Poincaré topological cylindrical