摘要：用于光学、微波通信调谐等器件的向列相液晶材料需要具备高响应速度来实现应用需求.液晶器件响应速度与液晶的旋转黏度、液晶的双折射率等因素相关.微波器件用向列相液晶,常采用大π-电子共轭体系、大极性基团来提高液晶分子的双折射率和介电各向异性,实现宽相位调制量,也因此增大了液晶材料黏度,影响了微波器件的响应速度.本文以液晶黏度因素为主线,对本课题组设计合成的42种向列相液晶在25℃时的黏度用旋转流变仪进行测试,从液晶化合物的结构角度分析影响液晶黏度的因素.首次建立向列相液晶分子结构与黏度的BPNN-QSAR定量构效模型,模型测试组预测值跟真实值之间的相关系数q^(2)=0.607>0.5,说明模型可用于液晶化合物的黏度性能预测,并对影响黏度性能的分子结构描述符进行了探讨.从实际应用出发结合本课题研究,设计了两个系列7个大双折射率液晶分子,BPNN模型测试黏度量度小于同类型分子,实验测试值与模型测试值相近.

摘要：向列相液晶（NLC）的取向变化对外界环境敏感，已被作为生物传感的敏感中介材料。研究了侧边抛磨光纤（SPF）用于NLC取向变化测量的传感特性，探索利用SPF测量液晶取向变化的可行性与适用范围。将液晶折射率的理论公式与SPF传输光功率实验数据结合，得到了经验理论关系。实验中设计用机械旋转法改变SPF抛磨面附近NLC的取向。实验结果表明，NLC的取向变化导致SPF传输光功率的变化。以液晶指向矢方位角为表征的NLC的取向变化从0°增大至90°，SPF传输光功率随之增大28．10dB；在0°～30°范围内，SPF传输光功率与NLC的取向变化具有线性关系，光纤传输光功率对取向角度变化的响应平均约为0．359dB／（°）。研究表明SPF可以用于NLC的取向变化的测量并且获得了适用范围，这为基于液晶取向变化的SPF生物传感器的研究提供了参考。

摘要：拓扑现象对于病毒颗粒的空间分布、高分子聚合物纳米囊泡的成型以及玻色-爱因斯坦凝聚物等方面都发挥着重要作用.本文利用Landau-de Gennes理论,构建模型来模拟液晶中拓扑荷分布及其他现象.通过对数值模型序参量场的演化,以及模拟液晶薄膜中所生成的拓扑荷之间的相互作用来分析液晶(Lqc)薄膜的尺寸对拓扑荷的影响.研究结果表明,随着液晶盘半径增大,拓扑荷间最优距离与半径之比渐增并趋于稳定.此研究结论对利用拓扑荷凝聚颗粒物效应设计分离容器有指导意义,有助于进一步理解拓扑胶体和液晶以及液晶共聚物等软物质中的拓扑现象.

摘要：对向列相液晶染料的可调谐激光器进行了光学特性研究.以650 nm为中心波长设计了SiO_2和TiO_2多层膜的一维光子晶体,以激光染料与向列相液晶的混合物作为增益介质层,制备了波长可调谐激光器.用Nd:YAG倍频脉冲激光器输出的532 nm激光抽运所制备的激光器样品得出如下光学特性:激光发射波长随温度调谐范围为605.5—639.8 nm,达到34.3 nm,随电压调谐范围为634.5—619.5 nm,达到15 nm.发射激光每脉冲的阈值能量为12.3μJ,激光线宽小于1 nm.

摘要：液晶衍射试验涉及多种掺杂物质以及不同的环境条件,正交试验设计法能够较好地优化这种多因素、多水平的实验过程。在正交试验设计法优化掺杂稀土氧化物的向列相液晶的衍射实验过程中,通过设计掺杂比例、磁场强度和稀土氧化物种类的三因素二水平的正交试验,建立数学模型,对实验结果进行分析,优化实验条件,实现向列相液晶的最佳衍射效应。

摘要：用传输矩阵方法研究了基于向列相液晶缺陷的一维光子晶体的滤波特性,模拟了电压、液晶厚度和双折射对光子晶体透射谱的影响.结果表明,通过外加电压的变化,很容易改变光子晶体透射峰的位置和透射率,液晶层厚度和双折射对透射率有很大影响.据此可设计出一种具有较窄的3dB带宽和较高透射率的电压可调光子晶体滤波器.

摘要：向列相液晶是一种研究空间光孤子的绝好的非局域非线性介质。为了对向列相液晶中空间光孤子的偏转进行灵活的调制,设计了具有梳状电极结构的液晶盒。对这种定制电极结构的液晶盒施加电场可以实现向列液晶在周期阵列内的调制,从而实现了向列子和向列子对的可控偏转。在液晶分子的不同取向区域,入射激光束形成的向列子可以产生不同角度的偏转。当光束入射到定制电极宽度为910μm的液晶盒中,通过改变光束的入射位置可以实现单光束约60°范围内的偏转。双光束入射到不同的位置可以形成多种偏转组合形式。改变光束的入射角度,可以观察到向列子对在界面处的非线性全反射。此外,将定制条纹电极的宽度更改为300μm后,向列子对可以实现平行传输到相互会聚或发散之间的切换。这些关于向列子偏转的调控方法可以在全光电路和光通信中发挥重要作用。

摘要：向列相液晶可变相位延迟器(LCVR)已逐渐成为空间偏振调制仪器的研究热点,然而,国内没有液晶器件在空间使用的经验,液晶器件在各种空间环境下的适应性如何尚未可知。因此,本团队设计了一套星载向列相液晶相位延迟测试系统,该系统不仅可以在地面的空间力、热模拟环境中测试LCVR的关键性能,还可以搭载在卫星上对LCVR的相位延迟稳定性进行在轨验证。本文首先阐述了LCVR相位延迟的测量方法并实现了光机电系统的优化设计,在此基础上,研究了LCVR在空间力、热模拟环境中的电光性能。研究结果表明:力学试验前后,LCVR的电光性能未发生明显变化;在热试验中,LCVR的相位延迟-电压曲线的稳定性在0.185°以内。本次试验发现LCVR的相位延迟-电压曲线随环境温度呈线性变化,该结果为未来星上数据校准提供了数据支持。最后,在长达9个月的不间断运行测试中,LCVR的相位延迟-电压曲线长周期变化小于1°,标准偏差为0.27°。这表明该液晶试验仪长周期工作性能良好,可以满足在轨测试需求。

摘要：设计加工了一个三层结构的表面等离子体光学吸收器件,表层结构为规则排列的金质椭圆形微粒。入射电磁波与椭圆形金粒作用激发表面等离子体共振时,由于沿长短轴方向谐振频率不同,使得该器件实现了在近红外谱段两个频率处对入射光近100%的吸收。实验样品用电子束曝光技术加工,实验测量与仿真设计结果一致。此外,由于改变器件表面介质的折射率可以有效调谐器件的谐振特性,通过在器件表面覆盖一向列型液晶层并由温度控制液晶层的折射率,实现了一种温控的可调表面等离子光学吸收器件,调节过程简单可靠并且可重复实现,调节范围达22nm。该器件由于其高吸收效率和可调谐特性,可在太阳能电池以及未来光子集成电路等方面得到重要应用。

摘要：本文利用向列相液晶层作为激光偏振调控单元,涂覆于垂直腔面发射激光器(VCSEL)表面,测量并分析了不同温度下VCSEL正交线偏振光的阈值电流、峰值光功率和I-P特性.实验结果表明:温度为293 K时,涂覆液晶后激光偏振第一跳变点和第二跳变点之间的电流值I增大了2.2 mA,比无液晶时增大1倍.温度为313 K、注入电流为3 mA时,两种正交线偏振光的光功率差P由133.6μW增大到248.8μW,进一步增加了线偏振光的各向异性.表面液晶层的引入有效地扩大了VCSEL的正交线偏振态稳定范围和光功率差,为实现液晶VCSEL高温单偏振稳定的设计和器件制备提供了理论和实验基础.