微纳结构调控的聚合物分散液晶光折变性能研究

摘要

开发具有高性能光电子和全光响应的纳米光子器件是未来光电子和光集成的核心。光子晶体是一种折射率周期性变化的材料，光子带隙性能依赖于材料的折射率、周期性、对称性和面心立方结构。利用对光或电敏感的材料制备可控光子晶体成为未来最有发展前景的领域。在众多功能性材料中，光折变材料是一种基于折射率为核心的材料，有着对光和电信号敏感特性，尤其是折射率的变化不仅是光折变材料的重要性能，也是光子晶体重要的影响因素，因此光折变光子晶体成为最重要的一种光学材料。此外深入理解石墨烯奇异的性能有利于开发先进器件。
　　本论文中，我们制备了最典型的光折变光子晶体材料，它由聚合物分散液晶(PMMA，5CB，C60)利用溶致相分离的方法渗透进硅胶体晶体制备而得。将分散的石墨烯溶液引入聚合物分散液晶溶液中。
　　我们使用光谱仪测量在可见光波段光折变光子晶体材料的带隙，在较低的外电场情况下，光子带隙发生蓝移。采用Z扫描和二波耦合技术，在连续可调带隙下研究了与光折变光子晶体带隙密切作用的光学性能。在光子晶体的带边，由于慢光效应，三阶非线性系数得到增强。光子带隙与激光波长重叠时，衍射效率得到最大值。利用液晶双折射效应，直接观察石墨烯的面积和边界。由于石墨烯有助于液晶分子取向一致性，通过石墨烯掺杂PDLC溶液，光折变性能得到增强。因此，不仅理解了光折变性能与光子带隙的作用机制和石墨烯的光电性能，而且制备了一种具有对光和电信号灵敏的新颖的光子晶体和特殊性能的石墨烯光电器件。

目录

致谢

摘要

序

1 引言

1．1 概述

1．2 光子晶体简介

1．2．1 光子晶体理论

1．2．2 光子晶体的制备方法

1．3 光子晶体的应用

1．4 光折变材料

1．4．1 光折变效应物理机制

1．4．2 聚合物分散液晶

1．4．3 光折变材料的应用

1．5 研究动态与发展状况

1．6 本论文研究主要内容

2 光折变光子晶体的制备和性能表征

2．1 胶体晶体模板制备

2．1．1 ITO玻璃处理

2．1．2 氧化硅微球自组装

2．1．3 胶体模板的表征

2．2 聚合物光折变材料制备

2．2．1 聚合物分散液晶的组成

2．2．2 聚合物分散液晶的制备

2．3 聚合物光折变光子晶体制备

2．3．1 样品制备

2．3．2 样品表征

2．4 本章小结

3 可控带隙与折射率光栅特性分析

3．1 光子晶体带隙特性

3．2 液晶取向折射率光栅的形成

3．3 可控光子带隙光谱分析

3．4 有效折射率

3．5 本章小结

4 光子带隙与三阶非线性研究

4．1 三阶非线性折射率

4．2 三阶非线性测试方法

4．3 Z扫描实验

4．3．1 实验装置

4．3．2 实验结果和分析

4．4 本章小结

5 光子带隙与光折变性能研究

5．1 二波耦合原理

5．2 衍射效率

5．3 二波耦合实验

5．3．1 实验装置

5．3．2 实验结果和分析

5．4 本章小结

6 石墨烯掺杂PDLC性能研究

6．1 石墨烯的性质

6．2 分散石墨烯的制备和表征

6．3 石墨烯掺杂PDLC制备

6．4 性能测试

6．5 本章结论

7 结论

参考文献

附录A

索引

作者简历

声明

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