液晶光学双稳态的探究

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1、液晶光学双稳态的探究浦书文南理工紫金学院100402141光电信息工程关键词:摘要：介绍液晶光学双稳态现象的原理，在此基础上了解液晶光阀的光学特性,同时验证马吕斯定律，进而用液晶光阀制作出的简易非线性光学元件实现光学双稳态的再现。液晶光学双稳态，非线性光学兀件，液晶光阀，马吕斯定律LiquidcrystalopticaltwosteadystateofexplorationPuShuWenZijincollegeofsouth100402141photoelectricinformationengineeringAbstract：thispaperintroduces

2、theliquidcrystalopticaltwosteadystatephenomenonofprinciple,onthebasisofunderstandingtheworkingprincipleofliquidcrystallightvalveanditsopticalproperties,andliquidcrystallightvalvemadebythesimplenonlinearopticalelementmakeopticaltwosteadystate,andtesttheirfeaturesandvalidationMaLvSilaws.K

3、eywords：LCD,opticaltwosteadystate,nonlinearopticalcomponents,liquidcrystallightvalve,MaLvSilaws液晶作为一种应用广泛的特殊功能材料，既具有强烈的各向异性物理特征，同时又像普通流体那样具冇流动性,从宏观物理性质來看，它既具冇液体的流动性、粘滞性，同时又具有晶体的各向异性,能像晶体一样发生双折射、布拉格反射、衍射及旋光效应等，t1974年美国物理学家吉布斯首先利用F-P标准具内充满饱和吸收气体纳蒸汽，观察到了光学双稳态现象以来，光学双稳态器件作为开关元件和存储元件，有着重要的应用

4、前景，相比晶体管他的优点在于可以进行信号平行处理。1光学双稳态现象对于一个给定的入射光强，存在两个可能的、稳定的输出光强状态，而且可以用光学的方法实现两个稳态间的翻转，这种现象称为光学双稳态。利用光学双稳态器件作为逻辑兀件具有很好的应用前景。光学双稳态可分为两种：一种是纯光学型，另一种是光电混合型。1.1纯光学型光学双稳态F-P标准具腔由两个严格平行的高反膜构成。两膜片间的距离为L。当腔内充满光学克尔介质时，由丁•折射率与腔内光强冇关，将引起腔内光波波长的变化,从而改变光波相干的相位条件，这将反过来影响腔内的光强。即非线性的克尔介质屮的光程nL决定于腔内的光强，而腔内

5、的光强又决定于光程nL。由于相互依赖相互制约的条件共同作用，即可使输出光形成光学双稳态现象。1.2光电混合型光学双稳态非线性光学元件的透光率与加在其上的电压冇关。将出射光转换成电压，经放大后反馈到非线性光学元件上去，使其不同的出射光强下有不同的透射率，即形成两个相互制约的因素：透光率决定于电压，电压决定于透光率，从而实现光学双稳态。如图lo图1光屯混介羽光电双稳态的T作框图2液晶光阀的电光特性图2为光线垂直液品面入射时木实验所用液品相对透射率（以不加电场时的透射率为1）与外加电压的关系。L0/电光特性曲线0透射率与反馈电/压的直线关系Ym偏压(V)图2液晶光阀的电光

6、特性与反馈电压曲线2.1特性曲线与电压曲线分析由图2可见，对于常口模式的液晶光阀，其透射率随外加电压的升高而逐渐降低，在一定电压下达到最低点，此后略有变化。可以根据此电光特性曲线图得出液晶光阀的物性参数。开启（阈值）电压％：常白型相对透过率为90%时，常黑型为10%时的电压；关断（饱和）电压V述：常门型相对透过率为10%时，常黑型为90%时的电压；2.2特性曲线陡度YY二Vsat/Vth液品的电光特性曲线越陡，Y越小，即阈值电压与关断电压的差值越小，由液晶光阀单元构成的显示器件允许的駆动路数就越多，但灰度性能越差。TN液晶最多允许16路驱动，常用于数码显示。在电脑、电

7、视等需要高分辨率的显示器件屮，常采用STN（超扭曲向列）型液晶，以改善电光特性曲线的陡度，增加驱动路数，且具有很好的灰度性能。2.3瞬态响应特性当对液晶光阀加上如图3所示的憐变电压时，它的透光率并不和电压同时变化，而是有一定的延迟。这就是液晶光阀的憐态响应特性，通常用3个参数表征:延迟时间5,定义为加上电压后透光率变化10%所需的时间；上升时间定义为透光率从10%到90%所用的吋间；下降吋间％,定义为停止施加电压后透光率从90%下降到10所用的吋间。这三个参数统称为响应吋间。图3液晶光阀的瞬态响应特性3验证马吕斯定律图4马吕斯定律实验原理图马吕斯定律