基于光導材料的液晶聚合物快速響應光折變效應的研究.pdf

1、液晶及液晶聚合物光折變材料在過去的20年間得到了較大的發(fā)展。然而由于材料的響應時間等性能參數(shù)較差,限制了這兩種材料在實時全息3D顯示等方面的應用。本論文針對這些問題進行了一系列研究。論文分為兩大部分,研究的對象分別是液晶材料以及液晶聚合物材料。
　　我們使用ZnSe材料作為基片,設計了新型的液晶盒結構。實驗顯示,在沒有外加電場的作用下就可以實現(xiàn)自衍射,顯示ZnSe基片對表面電荷的調制起了重要的作用。在外加電場的作用下,能夠形成明顯

2、的光扇效應,盡管伴隨著泵浦光能量的耗盡,二波耦合增益依然達到了300cm-1,一階衍射響應時間達到了20ms。為了進一步研究ZnSe材料所起到的作用,我們采用電子束蒸發(fā)的方法在ITO電極上直接濺射一層ZnSe薄膜,這種樣品的光折變響應時間由分鐘量級降低為毫秒量級,外加電壓也降低了一個數(shù)量級。理論分析表明,這種效應是由于在外加電場的作用下,液晶表面會聚集大量電荷,而光電導材料ZnSe可以有效的增強液晶表面電荷的調制強度,從而極大的提高響應

3、速度以及降低外加電壓。這種低壓高速的液晶器件在實時全息3D顯示以及其它領域中具有極大應用的前景。
　　我們針對液晶聚合物PVK:5CB:C60光折變性能低于理論值的問題進行了研究,發(fā)現(xiàn)在ITO與聚合物樣品之間引入一層PVK:TNF光電導薄膜的方法可以使外加電壓從一萬伏左右下降到5KV左右,衍射效率與增益系數(shù)都得到了極大的提升,并且通過雙曝光干涉計量實驗顯示該薄膜具有較好的成像質量。我們使用時間飛行法對PVK:TNF薄膜進行測量,顯

4、示出PVK:TNF薄膜具有快速產(chǎn)生以及輸運載流子的能力,理論分析表明,PVK:TNF薄膜的這種能力會極大的提高液晶聚合物的響應速度,并在聚合物內(nèi)部形成較強的光柵調制。因此可以在較低電壓的情況下提高衍射效率以及增益系數(shù)。為了深入研究PVK:5CB:C60性能低于理論值的原因,我們使用磁控濺射的方法直接在PVK:5CB:C60聚合物上濺射ITO進行實驗,結果顯示響應速度提高了兩個數(shù)量級。理論分析表明聚合物液晶中來源于電極的電荷注入限制了聚合