摻雜甲基紅的向列相液晶中空間孤子及其誘導波導的研究.pdf

1、向列相液晶中的空間光孤子是指在向列相液晶中無衍射地傳播的光束。通過改變記錄時間長短或入射光強度可以在摻雜染料的向列相液晶中記錄永久或瞬時波導,而且染料高摻雜的樣品中建立的永久波導在均勻光照、外加電磁場、加熱等條件下都不能被擦除,因此在光學信息處理、集成光學、光學雙穩(wěn)、光存儲、光互聯(lián)及光計算等方面具有廣闊的潛在應用前景。本論文主要研究摻雜甲基紅有機染料的向列液晶中的空間孤子及其誘導波導的形成和演化,為實際應用打下基礎。首先,總結分析了國內(nèi)

2、外研究人員在這方面的研究成果。理論上由流體動力學、固體連續(xù)體理論和麥克斯韋方程組出發(fā)對向列相液晶中形成空間光孤子的耦合方程進行了描述,并在此基礎上,引入向列相液晶(強非局域非線性介質)中空間孤子的動力學方面的一般理論。制作出了適合本實驗的沿面取向液晶盒,用半導體泵浦固體激光器作為孤子及波導的產(chǎn)生光源、He-Ne激光器作為探測光源,自行設計并搭建實驗光路,不斷摸索選擇合適的實驗參數(shù),終于在無外加電場作用下的摻雜甲基紅的向列相液晶E7中觀測

3、到了空間光孤子及其誘導波導的形成。通過長時間照射液晶盒,我們在實驗中得到了永久存儲的波導。分別討論了入射光的能量、偏振態(tài)、液晶盒厚度及甲基紅濃度等因素對產(chǎn)生孤子及其誘導波導的影響。實驗發(fā)現(xiàn):半導體激光的光強在很大程度上決定了能否在材料內(nèi)形成孤子及其波導,而He-Ne激光的強度對孤子及其波導的影響不大;適當?shù)娜肷涔鈴娤?不僅沿x軸的水平偏振光,任意平面偏振光均能在液晶中形成空間光孤子及其波導;當液晶盒厚度增大時,產(chǎn)生孤子及其波導需要的半導