基于光導(dǎo)材料的液晶聚合物快速響應(yīng)光折變效應(yīng)的研究.pdf

1、液晶及液晶聚合物光折變材料在過(guò)去的20年間得到了較大的發(fā)展。然而由于材料的響應(yīng)時(shí)間等性能參數(shù)較差,限制了這兩種材料在實(shí)時(shí)全息3D顯示等方面的應(yīng)用。本論文針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了一系列研究。論文分為兩大部分,研究的對(duì)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(shè)計(jì)了新型的液晶盒結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)顯示,在沒(méi)有外加電場(chǎng)的作用下就可以實(shí)現(xiàn)自衍射,顯示ZnSe基片對(duì)表面電荷的調(diào)制起了重要的作用。在外加電場(chǎng)的作用下,能夠形成明顯

2、的光扇效應(yīng),盡管伴隨著泵浦光能量的耗盡,二波耦合增益依然達(dá)到了300cm-1,一階衍射響應(yīng)時(shí)間達(dá)到了20ms。為了進(jìn)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(yīng)時(shí)間由分鐘量級(jí)降低為毫秒量級(jí),外加電壓也降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。理論分析表明,這種效應(yīng)是由于在外加電場(chǎng)的作用下,液晶表面會(huì)聚集大量電荷,而光電導(dǎo)材料ZnSe可以有效的增強(qiáng)液晶表面電荷的調(diào)制強(qiáng)度,從而極大的提高響應(yīng)

3、速度以及降低外加電壓。這種低壓高速的液晶器件在實(shí)時(shí)全息3D顯示以及其它領(lǐng)域中具有極大應(yīng)用的前景。
　　我們針對(duì)液晶聚合物PVK:5CB:C60光折變性能低于理論值的問(wèn)題進(jìn)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(dǎo)薄膜的方法可以使外加電壓從一萬(wàn)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(guò)雙曝光干涉計(jì)量實(shí)驗(yàn)顯示該薄膜具有較好的成像質(zhì)量。我們使用時(shí)間飛行法對(duì)PVK:TNF薄膜進(jìn)行測(cè)量,顯

4、示出PVK:TNF薄膜具有快速產(chǎn)生以及輸運(yùn)載流子的能力,理論分析表明,PVK:TNF薄膜的這種能力會(huì)極大的提高液晶聚合物的響應(yīng)速度,并在聚合物內(nèi)部形成較強(qiáng)的光柵調(diào)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(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示響應(yīng)速度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。理論分析表明聚合物液晶中來(lái)源于電極的電荷注入限制了聚合