为满足液晶可调谐滤波器（Liquid Crystal Tunable Filter，LCTF）滤波性能和多参数优化的需求，本文提出了一种基于人工免疫算法（Immune Algorithm，IA）的里奥（Lyot）型LCTF优化设计方法。该方法以Lyot型LCTF的光透过率、透射主峰的半高宽（Full Width at Half Maximum，FWHM）、截止区旁瓣抑制（Side Lobe Suppression，SLS）等滤波器基本光谱性能指标为评价函数，基于特定评价函数约束下的全局寻找LCTF最佳液晶盒厚度和驱动电压配置参数组合进行优化设计。仿真结果表明，IA算法优化后的LCTF与传统Lyot型LCTF相比，旁瓣抑制效果提升了73.42%，整体滤波效果提升了13.90%，同时用可调控评价函数权重来实现滤波器性能的智能调控以满足不同应用场景需求。该设计方法可避免传统滤波器对器件厚度线性精度的严重依赖，不仅在液盒厚度、级数选择上更加灵活，可改善光谱响应时间和光透过率，而且省略了繁琐的实验调试工作量，具有一定的研发高效性、实用性以及经济性。
液晶 里奥型滤波器 人工免疫算法 优化设计 智能调控 liquid crystal Lyot tunable filter artificial immune algorithm optimal design intelligent regulation 
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of In-fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
3 Department of Physics, College of Science, Shantou University, Shantou 515063, China
In this Letter, a dye-doped cholesteric liquid crystal (DDCLC)-filled hollow glass microsphere is demonstrated to be a resonator with good temperature response. A diglycerol layer is used to wrap the DDCLCs microdroplet to keep it steady and control its orientation. The whispering gallery mode (WGM) lasing and photonic band gap (PBG) lasing caused by two different mechanisms were obtained under the pump of a pulsed laser, and the temperature response of these two kinds of lasing was studied. For the liquid crystal and chiral material used in this Letter, both the WGM lasing and the PBG lasing have a blue shift in wavelength with increasing temperature.
cholesteric liquid crystal microdroplet lasing emission whispering gallery mode Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 011402
1 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
2 中国科学院大学, 北京100049
报道了一种基于液晶/聚合物光栅选频的高效率有机半导体激光器的制备方法。首先在一片玻璃基板上旋涂有机半导体荧光薄膜MEH-PPV作为增益介质, 然后在其上通过光场中的定域光聚合制备液晶/聚合物光栅, 形成分布式反馈（DFB）有机半导体激光器。激光出射阈值0.32 μJ/pulse, 斜率转化效率高达7.8%, 呈现良好的s偏振特性。采集了激光束的光斑, 轮廓清晰, 呈现扇形结构。通过改变光栅周期, 实现了53.4 nm激光出射范围。本工作为新型有机激光器的制备提供了有益的指导和借鉴意义。
有机半导体激光器 液晶/聚合物光栅 分布反馈 organic semiconductor laser liquid crystal/polymer grating distributed feedback
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2 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
液晶位相调制器在非显示领域有广泛的应用, 例如自适应光学中的波前校正、大气湍流模拟、光学相控阵的光束指向等。在这些应用中液晶的响应速度、位相调制范围、色散等特性非常关键。围绕对这些特性的改进, 本文总结了近年来人们在液晶器件设计、驱动方法改进以及液晶色散研究方面的理论计算方法, 这为人们在提高液晶器件电光响应特性、预期其性能等方面的需求, 提供了非常有价值的参考。
液晶 位相调制 自适应光学 响应时间 色散 liquid crystal phase modulation adaptive optics response time dispersion
1 沈阳理工大学理学院, 辽宁 沈阳 110159
2 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
研究了电场作用下染料掺杂手性向列相液晶器件激光辐射谱。 设计了两种电极结构, 分别对正性和负性液晶器件施加横向和纵向电场, 采用532 nm的Nd∶YAG脉冲固体激光器泵浦样品。 对正性液晶器件施加电场, 在 630～660 nm范围获得多波长的激光输出。 对负性液晶激光器件施加电场, 获得调谐范围为18.5 nm的激光输出。 由器件织构和光子禁带的变化, 进行了深入的分析。 正性液晶器件, 在电场力矩与扭曲力矩相互竞争过程中, 引起液晶的流动, 光子禁带上下浮动, 因此不仅在禁带边沿, 禁带内也出现激光辐射。 而负性液晶器件随着电场强度增大, 液晶螺距收缩, 禁带蓝移, 输出激光波长从681.0 nm蓝移到662.5 nm, 出射激光波长为光子禁带边沿处。 负性液晶器件在电场作用下的稳定性较好。
激光辐射谱 手性向列相液晶 激光染料 电场 Lasing spectrum Chiral nematic liquid crystal Laser dye Electric field 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1313
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
对于自适应光学系统, 液晶波前校正器是一个非常有前景的波前校正器件。传统的向列相液晶波前校正器的主要缺点是偏振依赖和工作波段窄。采用了基于偏振分束器的开环光路设计和优化的能量分割方法来分别解决上述问题。结果显示, 开环光路非常适合于液晶波前校正器, 且新颖的能量分割方法显著提高了液晶自适应光学系统的探测能力。
开环 自适应光学 液晶波前校正器 open loop adaptive optics liquid crystal wavefront corrector 红外与激光工程
2016, 45(4): 0402002
1 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130022
2 中国科学院大学, 北京 100016
为了减小液晶波前校正器的响应时间, 本文结合光控取向技术, 研究了取向层预倾角及锚定强度特性对器件响应性能的影响。以液晶动力学方程为依据, 分析预倾角效应对液晶器件响应时间的影响; 利用预倾角及锚定强度与响应时间的定量关系, 推导出锚定强度与预倾角的关系, 从而简化了锚定强度的测量方法。采用光谱法监测了光控取向膜的取向度; 以此为依据, 利用4种不同曝光方式获得了不同的预倾角。理论模拟及实验结果一致表明: 偶氮染料分子(SD1)获得一定的锚定强度后, 通过降低其预倾角角度, 其所制器件的响应性能实现了优化。
预倾角 锚定强度 响应时间 光致取向液晶盒 pretilt angle anchoring strength response time photoaligned LC cell
1 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
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了满足液晶光学器件快速响应的要求,采用有机合成方法获得了6种单氟取代苯基二苯乙炔基异硫氰酸酯类液晶化合物.首先用IR和1HNMR对6种单氟取代液晶化合物的结构进行了表征,其次通过差热分析对其相变温度进行了测试,利用液晶综合参数测试仪对其液晶性能进行了研究.红外和核磁图谱表明合成的化合物即为目标化合物;差热分析获知这些化合物90 ℃左右进入液晶相,并且氟取代位置在与异硫氰酸酯基相连苯环的2号位置时有相对较低的熔点,最低的熔点可达到83.4℃;液晶综合参数测试结果表明这6种化合物的Δn值为0.432~0.681,同时氟取代位置在与异硫氰酸酯基相连苯环的3号位置时有相对更佳的响应性能.这些化合物在制备快速响应液晶光学器件中可能会有潜在的应用价值.
单氟取代 液晶 快速响应 响应性能 single fluorinated liquid crystal Δn Δn fast response figure of merit
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
根据发射望远镜的结构特点, 设计了口径为270 mm的梅逊反射无焦卡塞格林式发射望远镜并对其进行了装调与检测以满足激光发射及激光准直性的要求。基于光学原理确定了同轴反射式光学结构的设计方法和系统参数。用有限元分析方法对比桁架式与圆筒式主支撑结构以及三翼梁和四翼梁次镜支撑结构在不同工况下的变形, 选定桁架式三翼梁支撑结构用于该望远镜。通过设计适当的主、次镜装调结构, 配合干涉仪和自准直平面镜, 分析了次镜偏心引起的系统像差, 得到灵敏度矩阵并用于系统的装调和检测。得到的结果显示系统的波前误差RMS为0.146 7λ, PV为0.739 41λ (λ=632 nm)。检测结果表明, 桁架式结构的镜头能满足发射望远镜系统对像质的要求, 可实现激光发射并保证激光的准直性。
发射望远镜 桁架 调整机构 偏心误差 灵敏度矩阵 自准直检验 transmitter-telescope truss structure adjustment structure misalignment error sensitivity matrix autocollimation test
