光的弱局域调控研究

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人们对光子局域化的研究始于上世纪80年代,其目的是要局域一定波长和波长范围的激光,以达到对其特殊的控制及应用。由于强局域的实现比较困难,所以本文从无序系统中的散射和透射两方面性质分别对弱局域化进行了研究。目的是利用光学、电学或者热学的手段对弱局域化程度进行调控,其宏观表现为背散射或透射率的变化。  首先,在多孔材料中利用折射率匹配液实现对平均自由程的调控。在多次散射以及散射近似理论基础上,考虑边界效应,分析了光在无序介质中的传输性质。实验上利用积分球对不同厚度下多孔二氧化硅材料的透过率进行了测量,并计算出传输平均自由程。在渗入折射率匹配液后,散射体二氧化硅与背景材料之间折射率的比值发生改变,实现了传输平均自由程由10.0微米到2.70毫米的调控,宏观体现为透过率从不足1%到75%的提高。  其次,在悬浊液系统中首次实现了相干背散射的光调控。在对弱局域中背散射理论进行分析的基础上,在同成分铌酸锂微晶悬浊液中,利用不同配置的线性偏振光的诱导作用,使得悬浊液中微晶颗粒的晶轴取向按照光电场的方向实现重新排列。系统中微晶颗粒的有效折射率会随之改变,造成散射体与背景材料的折射率比值的调整。从而导致光在介质中的传输平均自由程发生改变,实现背散射信号的调控。  最后,对二维全息聚合物分散液晶(HPDLC)无序结构中的温度电压调控做了先期工作。研究了HPDLC的基本性质,在其中写入二维全息结构从而形成二维全息聚合物分散液晶。分析了HPDLC结构形成的原理,且其衍射的饱和电压随环境温度呈现为非单调变化,先随温度升高,到一定温度(本实验中为50℃)出现一个极值,然后随温度的升高而降低,直到HPDLC中的液晶微滴全转变为各向同性相。基于这样的可调控性,希望能够将其应用到光子局域化中来,利用温度、电压等手段,调控液晶的晶相,从而实现二维结构光子局域化的调控。
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