Аналитические и численные методы расчета ориентационной нелинейности жидких кристаллов

• Автор: Трашкеев, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1989
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ГЛАВА I. Ориентационная светодинамика жидких

кристаллов
§ I. Эксперимент
§ 2. Исходные уравнения
§ 3. Плоская монохроматическая волна. Одно-'
мерные уравнения
§ 4. Ограниченный пучок света необыкновенного
типа. Приближение геометрической оптики
Глава II. Светоиндуцированный эффект Фредерикса при взаимодействии НЖ с плоской монохроматической волной обыкновенного типа
§ 5. Гомеотропно ориентированный НЖ. Линейное приближение
§ 6. Подпороговое поведение флуктуаций
ориентации директора
§ 7. Учет нелинейных членов
§ 8. Гибридно ориентированный НЖК
Глава III. Светоиндуцированный эффект Фредерикса при взаимодействии НЖ с ограниченной световой
волной
§ 9. Необыкновенная волна. Двумерное
приближение
§ 10. Результаты расчета

§ II. Обыкновенная волна. Расчет пороговых
характеристик
Глава IV/ Ориентационные явления при комплексном
воздействии на жидкий кристалл
с§ 12. Пуазейлево течение НЖ в магнитном поле
§ 13. Сдвиговое течение НЖ в световом поле
§ 14. Ориентация ХЖК в сферическом объеме
§ 15. Томографический метод в диагностике Ж
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Ориентационные свойства жидких кристаллов (ЖК) в последнее йремя привлекают к себе пристальное внимание широкого круга специалистов. В частности, особый интерес вызывает такое явление, как оптическая нелинейность мезофазы ЖК. Его сущность заключается в том, что электрическое поле световой волны может переориентировать директор Ж столь же хорошо, как и статическое магнитное или электрическое поле. Возможность такой переориентации приводит к большому количеству разнообразных нелинейных эффектов (самофокусировка, самодифракция, генерация гармоник, обращение волнового фронта и др.),подробное описание которых и соответствующие ссылки содержатся в монографии СИ а также в недавно вышедших обзорах [2].
В ряде примеров активного воздействия света на Ж, особенно с точки зрения их практического использования, следует выделить явления, приводящие к гистерезисному отклику системы на проходящее излучение [3]. Подобное поведение Ж среды можно интерпретировать в рамках такого бурно развивающегося направления, как оптическая бистабильность [4]. Более того, учитывая, что возникающие нелинейные эффекты требуют сравнительно малых мощностей света (десятки милливатт), оптическую бистабильность Ж следует отнести к наиболее перспективным явлениям, даже несмотря на ее большую инерционность [*3],
В силу определенной аналогии поведения нематических жидких кристаллов (НЖ) в световом поле и в статических электрическом и магнитном полях (статические взаимодействия часто называют эффектом Фредерикса [ 5]) рассматриваемые взаимодействия объединяются одним общим названием - светоиндуцированный эффект Фредерикса (СЭФ) [I, 2].

полей, ведущих себя во времени регулярно (выход на стационар, периодические колебания), оказалось, что решения, отличающиеся только начальными условиями, можно совместить наложением, за
исключением переходного процесса, примыкающего к Ф = 0. В случае поведения, близкого к стохастическому, имеет место только качественное совпадение решений. Подобный процесс, вполне возможно, представляет собой многомодовый режим (МР), в котором частоты собственных колебаний не являются кратными, либо в нем присутствуют гармоники с периодом, превышающим рассматриваемый временной0интервал. На данном этапе проверить, обусловлено ли расчетное решение стохастикой или это МР, оказалось затруднительным; здесь приходится говорить только о качественном совпадении экспериментальных наблюдений с полученными зависимостями.
При этом самими экспериментаторами подобная целенаправленная проверка также не проводилась Г 38, 54]. Описанные далее численные результаты соответствуют начальным условиям вида
0 (2, О) - 0,4 • (€, О )«- 1/2 , (7.1)
и отражают наиболее интересную надпороговую область Ш (рис. 5.2), в которой происходит переход к МР. Расчетные параметры относятся к кристаллу ОЦБФ толщиной и = 150 мкм, для которого бралось:
= 4,9-Ю"’7 дин, К2 = 3,5-Ю"7 дин, К3 = 10,5-Ю“7 дин;
= 1,66, б/2 = 1,53; оС0 = 6°; при этом = 2,38.
Рис. 7.1 а-в соответствует параметру мощности аег/з!2 = 3; рис. 7.2 а-в - 4; рис. 7.3 а-в - 5; рис. 7.4 а-в - 10. Рисунки, помеченные буквой "а", изображают временной ход зависимости полярного угла в центре ячейки 0 О/2,0 ,"б" - азимутального угла (1/2, О, "в" - интенсивность у-компоненты прошедшей ВОЛНЫ А у А у . Как видно из рисунков, в начальный момент изменения угла 0 присутствует наибольший максимум. Данный факт хорошо заметен в экспе-