Исследования жидких кристаллов

Внедрение: 2014 - 2015 г.

Сразу в двух кандидатских диссертациях и одной научной статье специалистов из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий механики и оптики приводится пример применения модуля ЦАП LTR34 для задач исследования гибридно-ориентированных жидкокристаллических (ЖК) ячеек.

На рисунке 1 приведена электрооптическая схема для измерения оптического пропускания ЖК ячейки в зависимости от напряжения, прикладываемого к электродам. В качестве источников излучения в ней использовались полупроводниковые лазерные светодиоды (1) с длиной волны 650 нм и 1500 нм. ЖК ячейку (4) устанавливали между поляризатором (3) и скрещенным с ним анализатором (5) таким образом, чтобы оптическая ось (директор) ЖК составлял угол 45° с плоскостью поляризации падающего света, что обеспечивает максимальное пропускание при нормальном падении пучка света и его постоянной интенсивности. 

Рисунок 1. Схема измерения оптического пропускания и динамики электрооптического отклика ЖК ячеек: 1 – полупроводниковый лазерный диод, 2 – коллиматор, 3 – поляризатор, 4 – ЖК ячейка, 5 – анализатор, 6 – фильтры, 7 – фотодиод, 8 – осциллограф, 9 – компьютер, 10 – крейтовая система LTR с модулем ЦАП LTR34.

Для получения зависимости оптического пропускания от напряжения на электроды ЖК ячейки (4) подавали переменное напряжение от крейтовой системы LTR (10). Свет через коллиматор (2) и поляризатор (3) проходил через ячейку (4), анализатор (5) систему фильтров (6) и попадал на фотодиод (7), сигнал с которого поступал на цифровой осциллограф (8). Данные измерения оптического пропускания ЖК ячейки в зависимости от напряжения, а также осциллограммы их оптического отклика и релаксации регистрировались компьютером и программно обрабатывались.

На рисунке 2 показан использованный экспериментальный стенд для измерения оптических и динамических характеристик ЖК ячеек.

Рисунок 2. Фотография стенда для измерения электрооптических характеристик ЖК ячеек. 

Принципиальная схема применённого двухчастотного управления ЖК ячейкой (ДЧЖК) приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема управления ДЧЖК ячейкой: G1 и G3 – генераторы, задающие синусоидальное НЧ и ВЧ напряжение, G2 и G4 – генераторы, задающие длительность управляющего сигнала, К – ключ.

Форма, амплитуда и частота управляющего электрического поля варьировались с помощью разработанных авторами программ (один из примеров показан на рисунке 4). 

Рисунок 4. Интерфейс программы управления электрическим сигналом.

Полученные результаты были использованы при разработке оптических переключателей и аттенюаторов для телекоммуникационных систем в рамках ФЦП Федерального агентства по науке и инновациям (ГК №02.740.11.0390) и Министерства образования и науки Российской Федерации (ГК №11.519.11.4010). По результатам исследований был получен патент РФ № 2523110 на способ управления модуляцией оптического сигнала в жидкокристаллическом устройстве. Полученные результаты способствуют дальнейшему совершенствованию управления переключением оптического отклика нематического жидкого кристалла.

Источники:

• Галин Ильдар Фирдависович. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук «Исследование динамических характеристик нематических жидких кристаллов», 2015 г.
• Вакулин Дмитрий Александрович. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук «Исследование оптических и динамических характеристик гибридно-ориентированных жидкокристаллических ячеек», 2014 г.
• Особенности оптического отклика гибридно-ориентированных ячеек с двухчастотным нематическим жидким кристаллом. — Журнал технической физики, 2012, том 82, вып. 5. 

Разработчик: Е.А. Коншина, Д.А. Вакулин, И.Ф. Галин (Университет ИТМО)