胆甾相液晶微结构超快功能光子器件研究

Cholesteric liquid crystal is a kind of 1D photonic micro structure with helical periode. In this project, ultrafast effect in cholesteric liquid crystals and its application in pulse compression, optical diode and optical buffering are going to investigate. Tradditionaly, liquid crystals are considered as a king of material with high optical nonlinearity but slow response and hard to apply in ultrafast photonic devices. In 2013 ultrafast effect with large nonlinearity in chlesteric liquid crystals are demonstrated. Base on these properties, cholesteric liquid crystals nonlinear photonic devices have the advantages in response time, device size and intensity threshold.

胆甾相液晶是一种具有螺旋周期性的一维光子微结构，本项目拟利用胆甾相液晶材料的超快非线性光学特性研究其在超短激光脉冲压缩，超快光子二极管和光脉冲的缓存方面的应用。传统上认为液晶材料虽然具有较大的光学非线性系数,但是由于其响应速度较慢,因此难以应用于超快光子器件. 申请人于2013年的研究结果表明胆甾相液晶材料同时具有飞秒超快响应和较大的非线性系数的特点. 基于胆甾相液晶的这个特点, 胆甾相液晶光子器件在响应速度、器件尺寸和阈值光强方面具有较大优势。

超快光场调控在激光加工，超快光谱和高速光通讯等方面具有重要的应用价值。目前液晶器件虽然被广泛应用于光场的多参量调控，但是传统上认为由于液晶材料的响应速度较慢，难以将其应用于超快光场调控。申请者通过本项目，验证了胆甾相液晶具有飞秒量级的超快响应速度。并取得了以下成果.（1）利用胆甾相液晶实现飞秒脉冲的时域调控.证明了通过胆甾相鹅颈的级联可以将皮秒脉冲压缩到数十飞秒。在线性方面，验证了胆甾相液晶可用于啁啾脉冲的展宽与压缩。再理论上论证额具有渐变螺距的胆甾相液晶可用于激光的单向导通，在全光二极管方面具有潜在的应用价值。.（2）利用胆甾相液晶实现了超快光场调控.利用胆甾相液晶样品，实现了偏振态的全光超快切换，并进一步结合q波片，实现了涡旋光的超快切换。.（3）研究了新型光子晶格在液晶显示技术中的应用.研究了伪随机排布滤色片阵列和量子点阵列在提升液晶显示器显示效果和能量效率方面的应用。