( 曲阜师范大学激光研究 所 , 山东曲阜 273165) 提要 在考虑 液晶吸收效应的前提下 , 对向 列相 液晶 BL 009 作了 电控 双折射 特性 的研究 , 测 出了 入射光 波长 为 液晶 , 电控双折射 , 偏光干涉 , 吸收系数 O 753 . 2 文献标识码 A

　　液晶电控双折射率随电压变化的关系。对于温度造 成的误差, 可以通过利用比较精密的温控装置来减 小 误 差; 对 于 频 率 和 电 压 由 于 使 用 了 性 能 稳 定的低频信号发生器 , 因而减小了测量误差; 对于入

　　作者简介 : 王宁 ( 1977 ) , 男 , 山东省莱芜市人 , 现为山东省曲阜师范大学激光研究所硕士研究生 , 主要从事激光偏光技术 方面的研究。 E mail: qfwn@ 263. net

　　的交流电场中, 垂直入射光波长为 560 nm, 利用岛 津分光光度计得到的透射比曲线 所示。 利用如前所述的方法可得双折射率随电压变化 的关系曲线 所示 ) 。 从图 3 可以得到以下几点结论 : 1) 液晶 BL - 009 的阈值电压约为 0. 8 V; 2) 在 0 8~ 4 V 之间, 双折射 率 !n 下降较快 , 且 随电压 连续变化 , 此性质可应用于位相型液晶光调制器, 而 且具有调谐电压低、 易控制、 连续可调等优点 ; 3) 当 电压大于 4 V 时 , 双折射率曲线逐渐趋于平坦 , ! n ∋ 0, 这是液晶分子的转力矩与外加电场产生的转 力矩达到平衡的结果, 此时液晶指向矢已转到外电 场方向。 同时也得到了吸收系数 # o 随电压的变化关

　　液晶作为一种应用广泛的特殊功能材料, 由于 一方面具有象液体一样的流动性和连续性, 另一方 面它又具有象晶体一样的各向异性 , 因而具有了许 多独特的性质, 电控双折射特性就是其中之一。尤 其是向列相液晶, 这种特性表现的尤为突出。此性 质可应用于液晶显示、 信息处理、 光通信等方面 , 例 [ 1] [ 2] 如液晶调谐滤光片 、 菲涅耳位相波带片 、 液晶光 [ 3] 调制器 等等。国内已经开始在这一领域的研究工 作, 但在研究液晶的电控双折射特性时不考虑液晶 的吸收效应。因此 , 本文在考虑液晶吸收效应的前 提下, 对向列相 液晶 BL 009 作 了电控双折射 特性 的研究。我们在温度为 27 时 , 将液晶置于频率为 1000 Hz 的交流 电场中, 测 出了入射 光波长为 560 nm 时双折射率随电压变化的关系 曲线, 同时 得到 了吸收系数随电压变化的关系曲线。

　　射光的偏振方向 , 为了简便起见 , 我们使其 为 45 ∃, 可利用精密调整支架来减小角度造成的误差。 另外, 液晶盒的灵敏度、 动态范围也将影响到液 晶电控双折射特性的具体应用。由于所使用的液晶 的瞬态响应时间不大于 5 ms, 而且液晶工作在正常 区域, 因此这两个因素造成的误差很小。 参 考 文 献

　　图 3 液晶 BL 009 的电控双折射率随电压变化关系曲线 ; 对液晶盒所加正弦波 电信号频率为 1000 Hz; 液晶盒厚度为 11 ∃m

　　通过实验数据即可 确定公式中的 N , I ! % 和 I # % 的值, 由公式 ( 4) , ( 5) 得到延迟量 , 再利用( 1) 式得出液晶的双折射率 !n , 同时可利用( 2) , ( 3) 两 式得到吸收系数 # o 的值。利用岛津 UV 3101PC 分 光光度计完成了此实验 , 整套实验装置如图 1 所示, P 1 为起偏器, P 2 为检偏器, L C 为液晶。岛津分光 光度计采用双光路测量形式 , 并通过微机实现自动 测量。

　　系曲线 中可以看出 , 此时液晶的吸收系数随电 压变化很小 , 几乎是不变的, 而且数值很小 , 接近于 0, 这是由于在可见光区域 , 液晶的吸收因远离共振 区而大大下降 , 液晶的吸收带主要集中在紫外和红 外区域

　　数和电导率的各向异性 , 使液晶分子受到一种使分 子轴取向改变的作用力。这种电场所引起的转矩, 会使分子轴发生旋转。因此在这种状态时 , 液晶盒 的光学性质与加电场前不同 , 双折射率也会受电场 影响 , 这就是液晶的电控双折射特性。液晶器件的 所有有用的光学效应都起源于双折射率 。该实验 主要是利用了偏光干涉的理论。一般情况下向列相 液晶的光轴与分子轴一致 , 当在液晶上加纵向电压 时 , 液晶中分子发生重排, 导致光轴转动 , 将厚度为 d 的液晶放在起偏器和检偏器之间 , 对应垂直于液 晶表面入射的波长为 的入射光, 寻常光和非寻常 光的相位差为 = 2 d !n 因此, 双折射率为 !n = 透过的光强分别为

　　560 nm 时双折射率随电压变化的关系曲线 , 同时 得到了吸收系数随电压变化的关系曲线。 关键词 中图分类号

　　电压、 入射光波长、 所加信号频率、 入射单色光的偏 振方向等因素的影响 , 因此在研究和应用液晶电控 双折射性质时总是利用某一个因素的变化 , 而让其 他因素不变来达到调整液晶双折射率的目的。比如 本文就是在温度为 27 时, 将液晶置于频率为 1000 Hz 的交流电场中 , 研究了入射光波长为 560 nm 时