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基于光敏材料的特定光栅的制备

【摘要】:对各种频段的电磁波的强度、偏振、相位进行调控的光场调控技术是如今光学研究的热点。达曼光栅是一种典型的光场调控器件。通过液晶图形化光取向技术与常见的向列相液晶E7相结合,可以制作电可调谐液晶达曼光栅。液晶是一种对于可见光波具有介电各向异性和光学各向异性的光电材料,光取向已成为目前主流的液晶取向技术。液晶光取向不仅广泛用于液晶显示,也广泛用于非显示的光学应用。图形化液晶光取向技术可以制备多区域、非均一的液晶取向层,取向层上的液晶分子在不同区域将沿着所在区域的取向层的取向进行取向。液晶分子取向的不同会改变区域折射率和对入射光的偏振状态的影响,利用这一特性可以制作液晶光栅。以往制备达曼光栅的方法大部分是基于一块周期取向基板和一块无取向基板或者通过特殊液晶形成图形化取向结构。通过掩膜曝光技术制备图形化取向层。本文通过多种与以往不同的基板组合方式制备液晶达曼光栅。首先通过两面周期取向基板制作并测试了可调谐达曼光栅,并评估其性能。实验结果表明:对于制备的达曼光栅,衍射效率为76.8%,均匀度为0.11。通过在达曼光栅加电压10V(1KHz),从开启状态到关闭状态的切换时间是70us,从关闭状态返回到开启状态是3.4ms。所设计的达曼光栅具有电可调谐,低成本,快速切换,偏振无关的优点。为了对比制备达曼光栅的方法,后面又提出了两种制备达曼光栅的方案。一种为由周期图形化取向基板与沿面取向基板组合制备液晶达曼光栅,利用施加一特定电压改变非寻常光折射率进而改变有效相位差的原理制备达曼光栅。对于达曼光栅的性能,衍射效率为72.2%,均匀度为0.115。通过在达曼光栅加电压11V(1KHz),从开启状态到关闭状态的切换时间是532us,施加电压1.7V(1KHz)从关闭状态返回到开启状态是4.8ms。制得液晶达曼光栅同样具有电可调谐,低成本,快速切换,偏振无关的优点。一种为由周期图形化取向基板与垂面取向基板组合制备液晶达曼光栅,同样通过施加电压从而改变有效相位差制备达曼光栅。达曼光栅性能,衍射效率为71.7%,均匀度为0.114。通过在达曼光栅加电压10.5V(1KHz),从衍射状态到非衍射状态的切换时间是619us,施加电压1.4V(1KHz)从非衍射状态返回到衍射状态是5.3ms。液晶达曼光栅同样具有电可调谐,低成本,快速切换,偏振无关的优点。通过性能比较,第一种方法表现最好,第二种和第三种相差不大,条件允许可以优先选用第一种制备液晶达曼光栅的方法。与以往的方法相比,该方法具有制作材料为普通液晶,性能有所提升,偏振无关等优势。

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