實驗名稱：彎曲芯向列相(xiang)液晶(jing)盒的光學衍射

　　測試目的：本章對實驗使用的(de)(de)彎曲芯向列相(xiang)(xiang)液(ye)晶盒進(jin)行了(le)光(guang)學(xue)衍(yan)射(she)實驗，介(jie)紹了(le)光(guang)學(xue)衍(yan)射(she)實驗的(de)(de)光(guang)路建(jian)立，分析(xi)了(le)出(chu)射(she)光(guang)偏振(zhen)(zhen)狀態與入射(she)光(guang)偏振(zhen)(zhen)狀態的(de)(de)關系，之(zhi)后給出(chu)了(le)實驗得到的(de)(de)光(guang)柵衍(yan)射(she)效(xiao)率并(bing)進(jin)行了(le)相(xiang)(xiang)關的(de)(de)分析(xi)。這對于BCN液(ye)晶未來在可調液(ye)晶光(guang)柵上(shang)潛(qian)在應用以及進(jin)一步發展具有(you)一定的(de)(de)深遠意義。

　　測試設備：電壓放大器、信號發生器(qi)、熱臺(tai)控制器(qi)、衰減器(qi)、偏振片、光功率(lv)計等。

　　實驗過程：

　　圖(tu)1：測(ce)量BCN液晶光(guang)柵(zha)衍射效(xiao)率(lv)的實驗光(guang)路(lu)

　　如圖1所示，為光(guang)(guang)(guang)學衍射實驗的光(guang)(guang)(guang)路圖。選用(yong)632.8nm的紅激(ji)光(guang)(guang)(guang)，衰(shuai)減(jian)器(qi)(qi)用(yong)來(lai)衰(shuai)減(jian)激(ji)光(guang)(guang)(guang)強度，之后(hou)通(tong)(tong)過(guo)可調(diao)光(guang)(guang)(guang)闌(lan)或者小(xiao)(xiao)孔(kong)來(lai)得到(dao)(dao)較好的光(guang)(guang)(guang)束。由于激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)發出的激(ji)光(guang)(guang)(guang)是(shi)固定(ding)偏振(zhen)(zhen)(zhen)方(fang)向的線(xian)(xian)偏振(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)，所以利用(yong)λ/4波片將(jiang)線(xian)(xian)偏振(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)變成圓偏振(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)，之后(hou)再(zai)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)(ge)偏振(zhen)(zhen)(zhen)片將(jiang)圓偏振(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)變成線(xian)(xian)偏振(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)，通(tong)(tong)過(guo)調(diao)整這(zhe)個(ge)(ge)偏振(zhen)(zhen)(zhen)片就可以得到(dao)(dao)任意(yi)偏振(zhen)(zhen)(zhen)方(fang)向的線(xian)(xian)偏振(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)。線(xian)(xian)偏振(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)經過(guo)液晶(jing)盒中的光(guang)(guang)(guang)柵結(jie)構后(hou)產生衍射，通(tong)(tong)過(guo)光(guang)(guang)(guang)功率計得到(dao)(dao)光(guang)(guang)(guang)強，在(zai)(zai)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)前(qian)放置一(yi)個(ge)(ge)可調(diao)光(guang)(guang)(guang)闌(lan)或者直接(jie)將(jiang)可調(diao)光(guang)(guang)(guang)闌(lan)或者小(xiao)(xiao)孔(kong)固定(ding)在(zai)(zai)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)上(shang)，用(yong)來(lai)控制探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)接(jie)收(shou)光(guang)(guang)(guang)的面積大(da)小(xiao)(xiao)。

　　液(ye)晶盒的(de)外部驅動電(dian)(dian)壓(ya)(ya)由信號發(fa)生(sheng)(sheng)器(qi)提(ti)供，由于(yu)信號發(fa)生(sheng)(sheng)器(qi)產生(sheng)(sheng)的(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)幅值大(da)小(xiao)有限，所(suo)以(yi)(yi)在信號發(fa)生(sheng)(sheng)器(qi)和液(ye)晶盒之(zhi)間使(shi)用(yong)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)放大(da)器(qi)來達到(dao)實(shi)驗所(suo)需的(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)幅值。由于(yu)使(shi)用(yong)的(de)BCN液(ye)晶向列相(xiang)所(suo)處(chu)的(de)溫度在90℃以(yi)(yi)上，所(suo)以(yi)(yi)使(shi)用(yong)熱(re)臺(tai)(tai)(tai)（LTS350）加熱(re)，利(li)用(yong)熱(re)臺(tai)(tai)(tai)控制器(qi)（TP94）控制液(ye)晶盒所(suo)處(chu)的(de)溫度大(da)小(xiao)，熱(re)臺(tai)(tai)(tai)精度可達±0.1℃。

　　圖2：1號(hao)(hao)(hao)到(dao)6號(hao)(hao)(hao)液晶測試盒(he)(he)的光柵衍射效率(lv)在不同溫度下隨外(wai)部施加電(dian)壓的變化(a)1號(hao)(hao)(hao)盒(he)(he)(b)2號(hao)(hao)(hao)盒(he)(he)(c)3號(hao)(hao)(hao)盒(he)(he)(d)4號(hao)(hao)(hao)盒(he)(he)(e)5號(hao)(hao)(hao)盒(he)(he)(f)6號(hao)(hao)(hao)盒(he)(he)

　　測(ce)量衍(yan)(yan)射(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率時，入(ru)射(she)偏振光選擇與液(ye)晶(jing)(jing)盒(he)(he)基板(ban)表面水平(ping)摩擦方(fang)向(xiang)相(xiang)同。如圖2(a)-2(f)所(suo)示，給出(chu)了實驗用(yong)到的(de)六個(ge)液(ye)晶(jing)(jing)測(ce)試(shi)盒(he)(he)在(zai)不(bu)同溫度下衍(yan)(yan)射(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率隨(sui)(sui)外部施加電(dian)壓(ya)幅值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)變化。可以(yi)(yi)看到，隨(sui)(sui)著溫度的(de)升高，衍(yan)(yan)射(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率曲線有著明顯的(de)右移，而且在(zai)U=80V的(de)直流驅動(dong)電(dian)壓(ya)以(yi)(yi)內，衍(yan)(yan)射(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率除(chu)6號液(ye)晶(jing)(jing)盒(he)(he)對(dui)應(ying)的(de)曲線圖2(f)，其它液(ye)晶(jing)(jing)盒(he)(he)對(dui)應(ying)的(de)衍(yan)(yan)射(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率曲線基本上有兩個(ge)衍(yan)(yan)射(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率極(ji)(ji)大(da)值(zhi)(zhi)(zhi)。根據(ju)圖2(f)可以(yi)(yi)推(tui)測(ce)隨(sui)(sui)著外部驅動(dong)電(dian)壓(ya)的(de)增(zeng)大(da)，電(dian)壓(ya)大(da)于U=80V以(yi)(yi)后，依(yi)然會存(cun)在(zai)極(ji)(ji)大(da)值(zhi)(zhi)(zhi)。從圖2(e)可以(yi)(yi)看到在(zai)外部電(dian)壓(ya)U=60V，液(ye)晶(jing)(jing)盒(he)(he)環(huan)境溫度T=110℃時出(chu)現了一(yi)個(ge)極(ji)(ji)值(zhi)(zhi)(zhi)，但是(shi)(shi)這(zhe)個(ge)值(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)(shi)很(hen)小(xiao)的(de)，可以(yi)(yi)推(tui)斷(duan)出(chu)其它溫度下也是(shi)(shi)存(cun)在(zai)多個(ge)極(ji)(ji)值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)，但是(shi)(shi)極(ji)(ji)值(zhi)(zhi)(zhi)對(dui)應(ying)的(de)衍(yan)(yan)射(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率太小(xiao)，所(suo)以(yi)(yi)在(zai)實驗測(ce)量時并不(bu)能很(hen)好的(de)檢(jian)測(ce)到。

　　從(cong)圖(tu)2(a)-2(f)中，可(ke)以(yi)發現(xian)(xian)隨(sui)著溫度(du)的(de)(de)升(sheng)(sheng)高，衍射效(xiao)率(lv)的(de)(de)第(di)一(yi)(yi)(yi)個極大值會隨(sui)著溫度(du)的(de)(de)升(sheng)(sheng)高先增(zeng)大后減小。而且(qie)分(fen)別對比(bi)圖(tu)2(a)和(he)2(b)，2(c)和(he)2(d)，2(e)和(he)2(f)可(ke)以(yi)發現(xian)(xian)，1號(hao)(hao)(hao)、3號(hao)(hao)(hao)和(he)5號(hao)(hao)(hao)液(ye)(ye)晶(jing)(jing)(jing)盒(he)對應(ying)的(de)(de)衍射效(xiao)率(lv)曲線的(de)(de)第(di)一(yi)(yi)(yi)個極值出(chu)現(xian)(xian)的(de)(de)更陡一(yi)(yi)(yi)些，而不是(shi)像2號(hao)(hao)(hao)、4號(hao)(hao)(hao)和(he)6號(hao)(hao)(hao)液(ye)(ye)晶(jing)(jing)(jing)盒(he)對應(ying)的(de)(de)衍射效(xiao)率(lv)曲線那(nei)樣，第(di)一(yi)(yi)(yi)個極值的(de)(de)出(chu)現(xian)(xian)是(shi)相(xiang)對比(bi)較平緩(huan)的(de)(de)。出(chu)現(xian)(xian)這(zhe)種(zhong)現(xian)(xian)象的(de)(de)原因(yin)可(ke)能(neng)是(shi)這(zhe)種(zhong)光柵結構本來就(jiu)是(shi)由撓(nao)(nao)曲電(dian)(dian)疇(chou)(chou)(chou)組(zu)成(cheng)的(de)(de)，1號(hao)(hao)(hao)，3號(hao)(hao)(hao)，5號(hao)(hao)(hao)液(ye)(ye)晶(jing)(jing)(jing)盒(he)對比(bi)于2號(hao)(hao)(hao)，4號(hao)(hao)(hao)，6號(hao)(hao)(hao)液(ye)(ye)晶(jing)(jing)(jing)盒(he)而言，具有更小的(de)(de)液(ye)(ye)晶(jing)(jing)(jing)盒(he)間隙(xi)，實驗測量結果顯示(shi)液(ye)(ye)晶(jing)(jing)(jing)盒(he)間隙(xi)約為后者的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)半，撓(nao)(nao)曲電(dian)(dian)疇(chou)(chou)(chou)會有一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)體積，當液(ye)(ye)晶(jing)(jing)(jing)盒(he)間隙(xi)較小時，這(zhe)些撓(nao)(nao)曲電(dian)(dian)疇(chou)(chou)(chou)沒(mei)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)空間轉(zhuan)動或者轉(zhuan)變，所以(yi)會有一(yi)(yi)(yi)些突(tu)變的(de)(de)情(qing)況發生。

　　實驗結果：

　　通過圖2(a)-圖2(d)可(ke)以發(fa)現(xian)在(zai)外部(bu)驅動電(dian)壓U＜20V時(shi)(shi)，沒(mei)有(you)檢(jian)測到衍射(she)光(guang)強，肉眼也無法觀測到有(you)衍射(she)點的(de)(de)(de)跡(ji)象，但是(shi)(shi)在(zai)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)顯(xian)微(wei)鏡下，當外部(bu)施加的(de)(de)(de)驅動電(dian)壓滿(man)足(zu)10V＜U＜20V時(shi)(shi)，是(shi)(shi)存在(zai)撓(nao)曲(qu)電(dian)疇的(de)(de)(de)，而(er)且這些疇類似(si)光(guang)柵結構。出現(xian)這種情(qing)況的(de)(de)(de)原因一(yi)方(fang)(fang)面(mian)是(shi)(shi)低(di)電(dian)壓下出現(xian)的(de)(de)(de)光(guang)柵結構，雖然(ran)垂直液(ye)晶盒(he)基(ji)板(ban)(ban)表面(mian)摩(mo)擦方(fang)(fang)向(xiang)折射(she)率呈現(xian)周期性分布(bu)，但是(shi)(shi)折射(she)率極大(da)值(zhi)和(he)極小值(zhi)之間的(de)(de)(de)差異較(jiao)小，導(dao)致(zhi)衍射(she)效果不明顯(xian)；另(ling)一(yi)方(fang)(fang)面(mian)，入射(she)光(guang)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)液(ye)晶盒(he)基(ji)板(ban)(ban)表面(mian)的(de)(de)(de)摩(mo)擦方(fang)(fang)向(xiang)是(shi)(shi)平行的(de)(de)(de)，且出射(she)光(guang)沒(mei)有(you)檢(jian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)片(pian)，而(er)在(zai)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)顯(xian)微(wei)鏡下，撓(nao)曲(qu)電(dian)疇光(guang)柵結構是(shi)(shi)在(zai)垂直偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振片(pian)下觀測到的(de)(de)(de)。當此時(shi)(shi)調(diao)整顯(xian)微(wei)鏡的(de)(de)(de)起偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)片(pian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振方(fang)(fang)向(xiang)與(yu)液(ye)晶盒(he)基(ji)板(ban)(ban)摩(mo)擦方(fang)(fang)向(xiang)垂直，而(er)且不放(fang)置檢(jian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)片(pian)時(shi)(shi)，從顯(xian)微(wei)鏡的(de)(de)(de)目鏡中(zhong)并不能觀察到撓(nao)曲(qu)電(dian)疇。因此，出射(she)光(guang)的(de)(de)(de)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振狀態(tai)應該與(yu)入射(she)光(guang)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振狀態(tai)有(you)關。

　　?電壓放大器推(tui)薦：ATA-2161

　　圖：ATA-2161高壓放大器指標參數

　　本(ben)資料(liao)由Aigtek安泰(tai)電子(zi)整理發布，更(geng)多案例(li)及產品詳情請(qing)持(chi)(chi)續(xu)關(guan)注我(wo)們。西安安泰(tai)電子(zi)Aigtek已(yi)經成為在業界(jie)擁有廣泛產品線，且具有相當規模的(de)儀器(qi)設備供應商，樣(yang)機都支持(chi)(chi)免費試(shi)用。如想了解更(geng)多功率放(fang)大器(qi)等產品，請(qing)持(chi)(chi)續(xu)關(guan)注安泰(tai)電子(zi)官網hkdyw.cn或撥(bo)打029-88865020。