Структура и электрооптические свойства микронеоднородных сред на основе нематических жидких кристаллов

• Автор: Максимочкин, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы по электрооптическим свойствам микронеоднородных жидкокристаллических материалов и их использованию в устройствах управления

световым излучением

1.1. Общие сведения о жидкокристаллических материалах

1.2. Механизмы воздействия электрического поля на структуру нематического жидкого кристалла
1.3. Применения жидкокристаллических материалов в электрооптических устройствах управления световым излучением

1.3.1. Дефлекторы на клиновидной деформагщи

1.3.2. Дефлекторы на явлении нарушенного полного внутреннего отражения

1.3.3. Волноводные модуляторы на жидких кристаллах

1.4. Ключевые требования к жидкокристаллическим материалам в современных устройствах и системах оптоволоконной техники

1.4.1. Оптическая прозрачность

1.4.2. Потери

1.4.3. Зависимость от поляризсщии и дисперсия в режиме поляризации
1.4.3. Зависимость от длины волны и хроматическая дисперсия
1.4.4. Время отклика
1.4.5. Температурная зависимость
1.4.6. Примеры использования жидких кристаллов в современных оптоволоконных устройствах
1.5. Постановка задач и выбор объектов исследования
1.5.1. Задачи исследования
1.5.2. Объекты исследования
Глава 2. Разработка экспериментальных установок и методики исследования структуры и электрооптических явлений в микронеоднородных слоях и в эмульсиях жидких кристаллов
2.1. Блок-схемы экспериментальных установок для исследования электрооптических явлений в микронеоднородных жидкокристаллических материалах
2.1.1. Установка для исследования распространения света в плоскости слоя ЖК
2.1.2. Установка для исследования распространенші света в эмульсиях жидких кристаллов
2.2. Конструкции измерительных ячеек
2.3. Методы получения эмульсий жидких кристаллов
2.4. Методы контроля свойств микронеоднородных ЖК материалов
2.4.1. Контроль структуры микронеоднородных ЖК материалов методом цифровой микроскопии
2.4.2. Оценка размера капель ЖК в эмульсиях методом динамического рассеяния света
2.4.3. Контроль характеристик фазового перехода в каплях ЖК в эмульсиях акустическим методом
2.5. Разработка элементов автоматизации измерений и обработки данных
2.6. Выводы по второй главе

Глава 3. Исследование ориентационной структуры и электрооптических явлений в слое жидкого кристалла с неоднородностями, индуцируемыми электрическим полем
3.1. Изучение отражения и преломления света в слое нематического жидкого кристалла с переменой ориентацией директора, индуцированной электрическим полем
3.1.1. Вводные замечания
3.1.2. Условия проведения эксперимента
3.1.3. Отражение и преломление света, распространяюгцегося в плоскости слояЖК
3.1.4. Глубина модулягщи и время отклика для луча света в ЖК слое при включении и выключении электрического поля
3.2. Численное моделирование ориентационной структуры и распространения световой волны в слое жидкого кристалла с неоднородностями ориентации, индуцированными электрическим полем
3.3. Изучение фокусировки световой волны, распространяющейся в слое НЖК в канале, образованном участками ЖК с различной ориентацией директора
3.3.1. Фокусировка света в плоском прямолинейном канале
3.3.2. Фокусировка света в тоском криволинейном канале
3.4. Выводы по третьей главе
Глава 4. Исследование структуры, физических свойств и электрооптических эффектов в эмульсиях жидких кристаллов
4.1. Структура и физические свойства эмульсий жидких кристаллов
4.1.1. Определение размеров капель ЖК и распределения капель ЖК по размерам в эмульсиях
4.1.2. Оценка характеристик фазовых переходов в каплях ЖК в эмульсиях по акустическим данным
4.2. Исследование прохождения света через слой эмульсии жидкого кристалла
4.2.1. Прохождение света через насыщенный раствор и эмульсию жидкого кристалла при температурах вблизи точки расслаивания
4.2.2. Прохождение света через слой эмульсии ЖК в пульсирующем электрическим полем
4.3. Исследование влияния электрического поля на структуру и фазовое равновесие в эмульсии жидкого кристалла
4.3.1. Деформацш и слияние капель ЖК в электрическом поле
4.3.2. Фазовое равновесие в эмульсии кати нематика - изотропная фаза эюидкого кристалла в электрическом поле
4.3.3. Перемещение капель в эмульсии жидкого кристалла в неоднородном электрическом поле
4.4. Выводы по четвертой главе
Выводы
Литература
Приложение

Актуальность темы. Диссертация посвящена
экспериментальным исследованиям электрооптических свойств жидкокристаллических (ЖК) систем с различным типом пространственной неоднородности. Структура жидких кристаллов (ЖК) занимает промежуточное положение между анизотропными телами и изотропными жидкостями. Характерной особенностью жидких кристаллов является высокая чувствительность к различным внешним воздействиям, таким, например, как температура и электрическое поле. Микронеоднородные ЖК системы в последнее время находят широкое применение при разработке дисплеев, индикаторов, устройств хранения информации и т.п.
Прикладное значение данной работы состоит в обнаружении новых электрооптических эффектов в слоях с переменой ориентацией директора и в ЖК эмульсиях, которые могут найти применение в устройствах оптоволоконной техники.
В научном плане исследование локальных электрооптических свойств в микронеоднородных ЖК системах позволяет получить ценную информацию о структуре и молекулярной природе ЖК в условиях сильных пространственных ограничений.
Полученные экспериментальные данные позволили проверить результаты теоретического моделирования поведения ориентационной структуры пространственно неоднородных ЖК систем, подверженных воздействию электрических полей, а также особенностей распространения световых волн в данных системах.
Цель работы. Изучение электрооптических свойств микронеоднородных жидкокристаллических сред с различной структурой - слоев жидких кристаллов с индуцированной

кадровой обработкой результатов. Для исключения возможного влияния гальванических эффектов на низких частотах использовались кадры видеосъемки, полученные в течение нескольких долей секунд после включения электрического ПОЛЯ.

Рис. 2.2. Блок-схема экспериментальной установки для исследования электрооптических явлений в эмульсиях жидких кристаллов.
В описанных выше экспериментальных установках термостатирование ячеек осуществлялось с помощью оптически прозрачного термостата и терморегулятора, состоящего из электронного термометра, перестраиваемого задатчика температуры, устройства сравнения (компаратора) и управляемого источника питания, соединенного с нагревателем термостата. Точность термостатирования составляла порядка 0,02 К. Перестраиваемый задатчик температуры позволял работать в двух режимах: 1) в режиме