基于离子组装复合物的光寻址液晶空间光调制器研究

Nowadays, liquid crystal spatial light modulator (LCSLM) based on optical addressing (OA) has attracted more and more people’s attention because of its remote control, low power consumption, light weight, no need for electric drive components，compatible with a variety of complex environments. At present, the developed techniques for OA-LCSLM still needs the help of external conditions. In principle, the real time regulation only with light is not realized. In this project, we propose to construct liquid crystal complex with double oriented groups by ion assembly technique. The mechanism of the relationship between liquid crystal orientation transformation and oriented group properties is studied. Based on the phase theoretical analysis, the ionic complex with liquid crystal phase at room temperature was synthesized. The mechanism of the cis-trans photoreaction of target compounds on its surface morphology was analyzed with finite element. With precise control of light induced deformation, it could selectively make the orientation groups play a leading role; which would make liquid crystal to reorient correspondingly in real time. The whole system is simple in structure, small in size, and can be used in many optical modulation systems. The successful development of this technology is equivalent to open the door for intelligent display device, high energy device, two element diffraction device to become optical control. The realization of real-time light control technology for OA-LCSLM will provide a great possibility for the development of liquid crystal optical applications. The social and economic effect will be significant.

光寻址液晶空间光调制器，因其可远程控制、功耗小、质量轻、无需电驱动元件，易与各种复杂使用环境相兼容的特点，越来越受到人们的关注。目前的研制方案，仍需借助外部辅助条件，原理上没有实现真正意义上的实时性光调控。因此，本项目中拟通过离子组装技术，构建具有双取向作用基团的液晶性离子复合物；研究液晶取向变换与取向基元属性之间的作用机理；基于相态理论分析合成出室温下具有液晶性的离子复合物；有限元分析目标化合物光致异构形变反应对复合物膜表面形貌作用机制；通过光致形变调控使取向基元有针对性地起主导作用，从而实现对液晶取向方向的实时性调控。整个系统结构简单，体积小巧，可匹配不同应用环境下的光调制系统。实现了液晶的纯粹光遥控取向技术，相当于打开了通往液晶器件通往智能显示、高能光调控、二元衍射光控器件等应用领域的大门，将为液晶光学应用领域的拓展提供了巨大的可能性，其社会、经济效将会是显著的。

光寻址液晶空间光调制器，因其可远程控制、功耗小、质量轻、无需电驱动元件，易与各种复杂使用环境相兼容的特点，越来越受到人们的关注。目前的研制方案，仍需借助外部辅助条件，原理上没有实现真正意义上的实时性光调控。因此，本项目中，基于辐照光驱动的在室温下呈液晶性复合体系的液晶光调控器的设计，实现了经驱动紫外光辐照后，可以呈现双折射率的明显变化，且一定条件特定体系下可以实现驱动光辐照后的液晶垂直取向的效果，较好地实现了基于光驱动液晶性复合体系的光调控器应用目的；在光驱动机理研究层面，经365nm紫外光辐照后，由于液晶性主体分子间相互作用力较强，倾向为在薄面相对较低的凹处排列；而复合体系中的烷基链集团由于其与液晶性主体集团，亲疏水性的差异，造成了薄面表面主要聚集形成了多畴的烷基长链的聚集结构；如此，便造成了光致表面聚集结构随光反应而改变的效应，进而导致了液晶的取向角度发生光致改变的效果；理论和实验结果均成功验证了本项目的光驱液晶调控技术设计的原理的正确性及可行性。此外，在材料拓展方面，实现了新型光敏取向偶氮染料AbA-252的结构数据、形成取向层的薄膜成膜和曝光条件，该类材料对比以往的光敏材料，有着同样高的锚定能的基础上，具备更灵敏的光敏反应性能；基于该类光敏材料，自主研制了光写入系统，在该系统上可以实现光取向层的光写入和擦除，实时制备了具有不同周期、不同取向方向光调控的光强调制器样品，并验证了材料具有较好的对比度和可重复性。基于可聚合液晶的制备可以使该系统发展成为复杂三维各向异性分子分布的光子学器件，该类器件可以应用于基于多层膜技术创造的光子学和信息学的显示系统中，在上述诸多优点的同时又具有较好的光信息重复改写的可重复性，是一类可光调控的绿色的多功能光信息液晶调控器件，展示了高能光调控、智能显示、二元衍射光控器件等多维应用前景及较广阔的社会、经济效益开发潜力。