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%。
液晶材料 紫外稳定性 双折射率 liquid crystal material UV stability birefringence
1 电子科技大学 光电科学与工程学院, 四川 成都 611731
2 西安近代化学研究所, 陕西 西安 710065
3 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
本文研究制备了应用于中红外波段的液晶光学移相器, 选用在中红外波段具有高透过率的蓝宝石作为基底, 超薄氧化铟锡(ITO)薄膜作为透明电极, 低吸收的中红外液晶作为介质。通过对液晶移相器施加电压, 液晶分子在电光效应的作用下形成周期性的相位分布, 从而实现对中红外激光的相位调制。本文研究制备的20 μm盒厚的液晶光学移相器在3.9 μm中红外激光照射下实现2.59 π的相位调制深度。切换电压的有效值从2.65 V变化到3.37 V时, 响应时间为19 ms,能够达到中红外液晶光学移相器在高盒厚条件下的快速响应, 最终能够实现液晶移相器在中红外波段的功能需求。
中红外光学移相器 蓝宝石基底 透明电极 中红外液晶材料 响应时间 mid-infrared optical phase shifter sapphire substrate transparent electrode mid-infrared liquid crystal material response time
针对有机液晶材料在实际应用中存在热稳定性不足和温度区间较窄等问题, 结合快速发展的纳米材料合成及组装技术, 发挥无机纳米材料富电子、高热稳定的特点, 发展新型无机液晶态材料是目前一个热点研究领域。本文从归纳液晶态组装所蕴含的相变规律及调控机理出发, 包括Onsager硬棒理论、DLVO理论、胶体系统中的熵作用(如排空吸引和位阻排斥), 系统地综述了近年来以熵为主要驱动力的无机液晶态组装的研究进展。进而, 以理想的组装单元之一——金纳米棒为例, 深入讨论了组装方法、颗粒间相互作用对调控组装结构的影响规律, 并例举了所得组装体在光电子器件中的潜在应用。最后, 通过总结组装技术用以制备无机液晶态材料仍存在的问题, 给出可能的解决方案并对未来的发展方向进行了展望。
熵作用 金纳米棒 自组装 无机液晶材料 entropy effect gold nanorods self-assembly inorganic liquid crystal materials
天津大学 材料科学与工程学院, 天津 300350
随着人工智能的快速发展, 开发响应速度快、效率高、制备简单且易加工的智能材料具有重要的意义。近年来, 近红外光(Near-Infrared,NIR)响应液晶纳米智能材料受到研究人员的广泛关注。将具有近红外吸收特性的功能纳米材料与液晶智能材料复合, 制备近红外响应液晶纳米智能材料, 在可穿戴电子设备、仿生器件、软体机器人、生物医学器件等诸多方面都具有潜在应用。本文综述近年来在近红外响应液晶纳米光子晶体与液晶纳米致动器方面的重要研究进展。液晶纳米光子晶体是将功能纳米材料与手性液晶(如胆甾相和蓝相液晶)复合, 在红外光刺激下其结构色能够发生可逆变化; 液晶纳米致动器是将功能纳米材料与交联液晶聚合物复合, 在红外光刺激下智能液晶薄膜能够发生形状变化或宏观运动。最后讨论了近红外光响应液晶纳米智能材料在未来发展和潜在应用中存在的机遇和挑战。
智能材料 液晶材料 光子晶体 软体机器人 近红外光 intelligent materials liquid crystals photonic crystals soft robotics near-infrared light
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
3 中国科学院强激光材料重点实验室, 上海201800
4 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
5 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
液晶光学器件在激光聚变、光电对抗、激光雷达、激光通信等领域的应用面临着近红外高功率激光辐照失效的风险。在介绍液晶光学器件基本结构和基本工作原理的基础上,按照液晶光学器件的组成,依次对构成液晶光学器件的导电膜、取向膜、液晶材料,以及整体液晶光学器件在近红外激光辐照下的损伤特性及机制的研究进展进行了综述。
激光光学 激光损伤 液晶光学器件 导电膜 取向膜 液晶材料
1 河北工业大学 理学院, 天津 300401
2 河北冀雅电子有限公司, 河北 石家庄 050071
3 河北省液晶显示器工程技术研究中心, 河北 石家庄 050071
为了探究液晶材料的介电性能，本文研究了4PPTGS和4PUTGS两种含氟三环NCS类液晶材料的介电各向异性和介电损耗。首先用精密LCR表(Agilent E4980A)测量液晶盒的电容并用双盒模型和液晶盒电容模型得到4PPTGS和4PUTGS两种液晶材料的平行和垂直介电常数，再由电压-电容特性曲线得到它们的阈值电压，并进一步探讨了介电各向异性和阈值电压对温度的依耐性; 然后，在20 Hz~10 kHz范围内研究了外加电压频率对液晶材料介电损耗的影响，两种液晶材料在1 kHz左右都存在介电损耗峰值，为了减小器件的功耗和提升器件的质量，液晶材料应选择在介电损耗小的频率下工作; 最后，通过对平行和垂直排列向列相盒中液晶材料在不同电压下介电损耗的测试与分析，介电损耗的变化是由于在外加电场下液晶分子固有偶极矩的取向极化引起的，介电损耗值的大小与液晶分子的排列状态密切相关。此项研究对提升液晶材料在应用中的介电性能具有一定的指导意义。
液晶材料 电容 介电各向异性 介电损耗 LC materials capacitance dielectric anisotropy dielectric loss
湖南师范大学物理与信息科学学院低维量子结构与调控教育部重点实验室, 湖南 长沙 410006
波导型可调控检偏器是集成光子系统中的核心元器件之一,其输出偏振态具有动态调控特性,在集成光子系统中具有重要的应用价值。提出了一种新型波导型可调控检偏器,该器件采用偏折倒脊型波导结构,利用液晶材料的各向异性和大双折射特性并基于电光效应实现对光束偏振态的调控,完成横电波和横磁波的可调控输出。采用光束传播法对所提器件的光学特性进行了模拟分析,模拟结果表明,该新型波导型可调控检偏器的消光比高达29.8 dB,光损耗仅为0.002 dB,且该器件对波长和制作工艺误差不敏感。所提器件具有动态调控简便、易于设计和制作、结构简单等诸多优点,在集成光子系统中具有广阔的应用前景。
集成光学 可调控性 检偏器 液晶材料 光束传播法 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011301
阜阳欣奕华材料科技有限公司,安徽 阜阳 236000
建立了一种液晶材料中微量有机膦杂质的FPD气相色谱分析测试方法, 可以同时测试液晶材料中微量三苯基氧膦和三苯基膦杂质。方法重现性好, 结果相对标准偏差(RSD, n=5)分别为 4.4%和5.6%, 有机膦杂质的添加回收率为80%~110%。实验对于液晶材料工业化过程中膦成分的分析方法建立具有较好的指导意义。
液晶材料 有机膦杂质 liquid crystal material organic phosphorus impurities FPD FPD
1 清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
3 福建福晶科技股份有限公司, 福建 福州 350003
准确的双折射特性测量对于液晶的实际应用具有重要意义。研究了液晶材料的工作原理, 以激光回馈效应为基础, 搭建了各向异性外腔回馈双折射测量系统, 对不同驱动电压下液晶的双折射特性进行测量。测量结果表明, 各向异性外腔回馈双折射测量系统测量精度在0.3°之内; 通过施加0~24V交流电压, 液晶材料双折射率在2.74×10-1~2.39×10-3范围内变化, 对应各向异性呈现出460°~5°的大范围位相延迟值。电压范围在0.7~2V时, 电压-双折射率关系表现出较好的线性度, 通过线性拟合对该范围内电压-双折射率关系进行计算, 其线性度优于95.5%。液晶材料可以提供稳定的位相延迟, 同一电压值下的位相延迟短期重复性优于0.52°, 长期重复性优于4.5°。
液晶材料 双折射特性 位相延迟 激光回馈效应 各向异性外腔回馈 liquid crystals birefringence phase retardation laser feedback effect anisotropy external cavity feedback 红外与激光工程
2017, 46(3): 0306003
