铁电液晶的非线性和动态响应

研究了双手性分子铁电液晶３Ｍ２ＣＰＯＯＢ的非线性光学性质。实验发现这种材料具有很大的自发极化强度（〉１０＾－３Ｃ／ｍ＾２），较易获得相位区配及二次谐波的输出。测得二阶非线性光学系数、二次谐波强度与温度和液晶盒厚度的关系。在阶梯电场作用下，二次谐波强度动态响应为几百微秒到几百毫秒。     

加偏置电场量子阱中二次谐波产生系数的计算

利用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了加偏置电场量子阱中的二阶非线性光学极化率,得到了该系统的二次谐波产生系数的解析表达式。以典型的G aA s/A lG aA s量子阱为例作了数值计算,结果表明:二次谐波产生系数比相应体材料中的二次谐波产生系数大10倍以上,同时偏置电场强度对该系统的二次谐波产生系数有较大的影响,为实验上研究量子阱的非线性光学效应提供了必要的理论依据。     

自散焦晶体中空间二次谐波的产生机理

在掺Fe浓度为0.025%,厚度为1.06mm的自散焦LiNbO3∶Fe晶体中发现了阵列光束与写入晶格相互作用,表现为双光束、3光束、4光束和6光束全部发生光斑分裂.通过对一维和二维光子晶体的二次谐波现象的理论计算,证明了空间二次谐波是产生光斑分裂的原因,并且发现满足相位匹配条件能够提高二次谐波的产生效率.     

二次谐波产生中光场振幅K次方压缩

本文研究了二次谐波产生过程中产生光场振幅K次方压缩的条件,结果表明,若初始的二次谐波为相干态(包括真空态),那么基波的振幅K次方压缩就可能存在。     

微纳结构调控二维过渡金属硫化物二次谐波

基于二维过渡金属硫化物(Transition Metal Dichalcogenides, TMDs)的二次谐波发射体得益于高的二阶非线性极化率和原子薄的厚度,成为集成非线性光子器件领域一种理想的候选材料.但是,二维TMDs材料的二次谐波转化效率受限于其弱的光与物质相互作用强度,阻碍了其在非线性光学器件上的应用.本综述聚焦于微纳结构调控二维TMDs材料二次谐波产生的物理机制和调控手段,首先简述二次谐波非线性光学的基础理论;然后讨论二维TMDs材料二次谐波的性质;之后回顾近年来微纳结构调控二维TMDs材料二次谐波产生的研究工作,如孔洞微腔、光子超表面、等离激元谐振器以及波导等;最后进行总结并对该领域未来的发展进行展望.了解二维TMDs材料的二次谐波的性质,理解微纳结构调控二次谐波的机理,对于二维TMDs材料在片上非线性光学器件的设计和研发具有重要的意义.     

周期极化的LiNbO3中二次谐波的产生与偏振控制

在同一块LiNbO3晶体中，实现二次谐波的产生(SHG)及偏振控制．具体设计方法是，将一块z切的LiNbO3极化成周期不同的两个部分，在第一部分利用非线性光学效应产生二次谐波；在第二部分利用电光效应对二次谐波进行偏振控制．     

二维材料中的二次谐波及其调控方法

二维材料(Two-Dimensional Materials)由于其低维尺度下的量子效应,表现出许多奇特的物理现象,引起了广大学者的研究兴趣.在非线性光学领域,二维材料展现出较高的二阶非线性极化率和高度可调的物理特性,使其成为非线性光电器件的潜在候选者之一.本文主要探讨了二维材料中二次谐波产生(Second Harmonic Generation, SHG)的调控与增强手段;简要介绍了二次谐波产生的基本光学原理,从二阶非线性系数和光与物质相互作用两个主要角度出发,分别回顾了对称性破缺和共振效应调控与增强二维材料二次谐波的不同方法,如层间堆叠、电场、应变和激子效应等;总结了二维材料二次谐波的调控方法,并对未来可能的研究方向和面临的挑战进行展望.了解二次谐波的产生机制以及调控和增强二次谐波各种策略方法,更有利于未来开发基于二次谐波的表征技术和探索基于二维材料的非线性光学器件.     

周期极化的LiNbO_3中二次谐波的产生与偏振控制

在同一块LiNbO3晶体中,实现二次谐波的产生(SHG)及偏振控制.具体设计方法是,将一块z切的LiNbO3极化成周期不同的两个部分,在第一部分利用非线性光学效应产生二次谐波;在第二部分利用电光效应对二次谐波进行偏振控制.     

聚合色素膜的极化及二次谐波产生的研究

对键合偶氮染料的聚合素薄膜，进行分子二阶非线性光学性能测定，结果表明：极化时间、温度及电场强度等因素对二次谐波的产生具有显著的影响。本实验中，极化时间以２０－３０ｍｉｎ，极化温度在该聚合物的Ｔｇ附近，极化电压以５ＫＶ为宜。比较了聚合色素与染料－聚合物掺杂系统两种情况下，二次谐波随时间的变化，结果是前者比后者具有更高的稳定性。可见，聚合色素膜比掺杂系统更有希望成为实用化的非线性光学材料。     

铁电液晶显示器特性研究

研制了 2 .1英寸 (5 .33cm) ,12 8× 12 8的表面稳定铁电液晶显示器 ,其主要性能指标为 :像素面积 0 .2 75× 0 .2 75mm2 ,像素间隔 2 0 μm ,像素对比度 77∶1,具有良好的双稳记忆性 .     

在铁电液晶中形成的聚合体网络及其对液晶载体分子组合排列的影响

在灌装于未经表面处理的样品盒内处于不同状态的液晶中制备聚合体网络。液晶／单体混合物由铁电液晶和双丙烯酸单体制成。单体的聚合通过维持该混合物处在一定的液晶态的条件下经紫外线固化来完成。不同的液晶态可通过控制铁电液晶的温度来获得。双丙烯酸单体或聚合体网络的存在会导致铁电液晶载体的相变温度降低。通过光学显微镜可观察聚合体网络对铁电液晶分子组合排列的影响。结果发现：在某一液晶态中铁电液晶分子的组合排列可被在该液晶态中聚合而成的聚合体网络所稳定,双丙烯酸基聚合体网络的存在可改良铁电液晶的电光开关特性。     

聚合体网络对铁电液晶的影响

通过定点聚合混合在小分子铁电液晶中的可交联单体来制备高聚合体网络稳定铁电液晶（PNSFLCs）。试验中所用单体为紫外固化光学粘合剂NOA65，其用量少于5%，铁电液晶中存在很少量的聚合体网络可以引起相变行为的显著变化。聚合体网络的存在可减小分子倾斜角和降低液晶载体的自发极化强度。分子倾斜角和自发极化强度与温度的对应关系可用指数函数来描述，但在聚合体存在的情形下，函数参数的数值不同于在均场近似下由经典朗道理论所得到的数值。对于纯铁电液晶，自发极化强度与分子倾斜角之间存在与温度无关的线性关系；在聚合体网络存在的情形下，这一线性关系的温度独立性被破坏。     

芳香族铁电液晶高速电光开关的性质

研究用(+)-对烷氧基苯甲酸对′-2-甲基丁氧基苯酚酯液晶和(+)-对烷氧基苄叉对′氨基肉桂酸-2-甲基丁酯液晶制成的电光开关的微观结构,以及响应时间τ和对比度I与驱动电压V和液晶盆温度T的关系。τ随V的增加而减小,与V的倒数成正比关系;τ达10μs级;当V一定时,τ在T接近居里温度T_c处存在一极小值;I随V的增加而增加,随T的增加而减小。     

低聚噻吩衍生物的合成及液晶性能

设计合成了一系列新型低聚噻吩衍生物N,N′-双烷烃基-5,5″-二溴基-2,2′:5′2″-三噻吩4,4″-二酰胺(DNCnDBr3T,n＝5,8,16,18)．示差扫描量热法测定及偏光光学显微镜观察的结果显示,DNCl8DBr3T、DNCl6DBr3T、DNC8DBr3T具有近晶A相液晶性质．研究结果表明,烷基链的长度以及分子间氢键对于液晶的形成起着重要作用．另外,还考察了DNCnDBr3T(n＝8,16,18)的光、电性能以及与有机溶剂的凝胶化性能．     

双烯含氟类液晶化合物的合成及表征

以4-(3,4-二氟苯基)-环己基酮和单新戊二醇缩-4,4′-双环己二酮为起始原料,通过合成关键中间体反式-3,4二氟苯基环己基甲基碘三苯基膦盐和4-(反式-4-乙烯基环己基)环己基甲醛,制备了液晶单体反-4-(2-(4-(3,4-二氟苯基)环己基)乙烯基)-4′-乙烯基双环己烷,采用1HNMR和MS手段对其结构进行了表征,并对工艺进行了优化.     

FLC编码系统中材料参量设计的电路实验研究

提出用电路模型实验的方法对铁电液晶基相位编码系统进行材料参量设计.建立了编码系统中关于相位分析的铁电液晶电路模型.以铁电液晶材料的典型参数(自发极化强度、转动粘滞系数以及液晶薄膜厚度)为参变量,给出了稳态方位角(表征外加电场引起的铁电液晶折射率变化)与各参变量间的依赖关系,以及各参变量对调制速率的影响.实验结果表明:调制速率随自发极化强度的提高而增加,随转动粘滞系数、液晶薄膜厚度的提高而减慢.控制自发极化强度取值大于38nC/cm3,转动粘滞系数小于210mPa.s,液晶薄膜厚度小于24μm可使稳态方位角满足基于相位编码系统提出的参考值.     

手性液晶的研究：X.强极性铁电液晶的合成及其性能

合成了同系列的两个化合物－２－氯－３－甲基戊酸－４，４＇－辛氧基联苯酚酯和－２－氯－３－甲基戊酸－４，４＇－癸氧联苯酚酯。经红外光谱和质谱分析确证了其化学结构。测定了３Ｍ２ＣＰＯＯＢ的响应时间、倾斜角、电滞回线、自发极化率等物性参数，证明其是一个低温、宽温程、大自发极化率的铁电液晶，响应时间达微秒级。     

90°扭曲向列型液晶的电-光开关特性

分析90°扭曲向列型液晶的电-光开关特性,将“90°TN—LC”设定为“正常黑”(NB)模式,置于两个透光方向互相平行的偏振片之间.使用函数发生器以100Hz方波的方式加电压于液晶盒的两ITO电极上,将电压值由0逐步增至7V,对NB90°TN-LC进行测量,画出电-光开关特性曲线(I-U曲线),找出开关斜率,临界电压.