掺杂C60的向列相液晶中空间光孤子的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen_d031
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向列相液晶由于其优良的非线性的特性,被广泛应用于非线性光学研究。向列相液晶在电磁场的作用下会发生重取向效应,这是一种非线性效应,能够导致液晶折射率的改变,从而引起非线性自聚焦现象。在液晶中,当自聚焦效应与光束的衍射作用相抵消时就会形成空间孤子现象。C60由于其优良的电学以及光学特性,被广泛用于光学研究。将其掺杂入向列相液晶会有效地提高材料的非线性,会使产生空间孤子现象的阈值降低很多。这增强了向列相液晶中的空间光孤子现象的实用性。  本文对掺杂C60的向列相液晶中的空间光孤子进行理论分析和实验研究。首先,我们总结并分析了研究人员对空间光孤子的研究情况,根据液晶中电荷输运模型方程组给出向列液晶中的空间电荷场,再结合向列相液晶中的Frank自由能理论,推导出液晶分子再取向效应的方程。然后将该方程与向列相液晶中的非线性薛定谔方程进行联立,得到空间孤子的演化方程。最后,根据演化方程模拟了掺杂了C60的向列相液晶中的空间光孤子和光束衍射现象。在实验中,我们首先制备了平行取向和垂直取向的液晶盒以及掺杂了不同浓度的C60的液晶样品。然后搭建了实验光路。我们采用532nm固体激光器作为光源。经过不断的摸索,最终在适当条件下观测到了的空间孤子。分析了掺杂C60向列相液晶中空间孤子形成的一些条件,包括入射光的偏振方向、光功率、外电压、液晶盒厚度以及掺杂浓度这五个方面。并探讨了这些影响的规律和相应的微观机制。经过总结发现入射偏振、外电压和掺杂浓度都是影响孤子的形成和演化的重要因素。而入射光光功率和液晶盒厚度都是次要因素,仅仅影响到孤子的长度和亮度。
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