臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要探討染料摻雜液晶薄膜受雷射光激發所產生的繞射光柵
現象。由於雷射光激發染料同素異構化反應的細緻細附與波紋結構會使
得液晶造成不同的配向效果，兩者分別形成了40° 與 -50° TN 結構。周
期性的TN 結構形成繞射光柵，利用此一方法形成的繞射光柵具有高繞射
效率(~25%)且具有適度性的繞射與偏振非相關性，此外還可以利用電壓
去調控繞射效率，經過長時間的驗証此繞射元件亦具有高度記憶性。

The laser-induced diffractive gratings are investigated in azo dye-doped liquid crystal(DDLC) films. The formation of the gratings are owing to the laser-induced fine and homogeneous dye adsorption and laser-induced ripple structure. Which causes, respectively, the 40° and -50° twisted nematic(TN) structures. The gratings have great diffractive properties, such as high diffraction efficiency (~25%), high polarization independence (~90%), and electrical switch-ability.

第一章 液晶光學簡介
1-1 液晶起源 1
1-2 液晶分類 1
1-3 液晶光電特性 5
1-3.1 介電異向性 5
1-3.2 折射率異向性 7
1-3.3 賓主效應(Guest-host effect) 9
1-3.4 連續彈性體理論 10


第二章 染料吸附及光柵繞射理論
2-1 偶氮染料的光化學機制 12
2-2 正力矩效應(Jänossy模型) 15
2-3 負力矩效應(Gibbons模型) 16
2-4 吸附、Ripples及TN 結構 17
2-5 光柵的分類 21

第三章 實驗配置與量測方式
3-1 實驗材料 27
3-2 樣品製作 29
3-3 實驗裝置架設 31
3-3.1 DDLC sample 對線性偏振光穿透度量測光路架設 31
3-3.2 DDLC sample以線性偏振光寫入造成TN角度變化量測實驗光路架設 32

3-3.3 偏光顯微鏡(POM—polarizer optical microscop)觀測方向角定義 33

3-3.4 Grating 寫入之光路架設 34
3-3.5 Grating繞射偵測光路架設 35


第四章 實驗結果與分析討論
4-1 DDLC sample 對線性偏振光穿透度與偏振方向的關係 37
4-2 DDLC sample以線性偏振光寫入造成TN角度變化量測實驗 38
4-3 DDLC sample ±45°TN Grating 寫入 47
4-4 TN grating繞射效率量測 51
4-5 分析討論 69
第五章 結論與未來工作 73

參考文獻 74

[1] 劉瑞祥 譯，『液晶之基礎與應用』，國立編譯館出版，1996
[2] David K. Cheng ，『Field and Wave Electromagnetics　2nd E』,
Addison Wesley Longman
[3] Amnon Yariv ，『Optical Electronics in Modern Communications,Fifth
E』,Oxford University Press
[4] Shin-Tson Wu & Deng-Ke Yang ，『Reflective Liquid Crystal Displays』
[5] F. Simoni & O. Francescangeli, Effects of light on molecular
orientation of liquid crystals, J. Phys.:Condens Matter 11 R439-R487(1999)
[6] I.Jánossy and A.D. Lloyd,Mol. Cryst. Liq. Cryst. 203, 74(1991)
[7] Gibbons, W. M., Shannon, P. J., Sun, S. T. & Swetlin, B. J.,Nature 351,
49−50 (1991)
[8] D. W. Berreman, Phys. Rev. Lett. 28, 1683 (1972)
[9] C.-R. Lee, T.-L. Fu, K.-T.Cheng, and T.-S Mo, Phys. Rev. E 69, 031704
(2004)
[10] P. C. Mehta and V. V. Rampal, 『Laser and Holography』, World
Scientific, Singapore(1993)
[11] P. Yeh ，『Introduction to Photorefractive Nonlinear Optics』
[12] H. J. Eichler, P. Gunter, and D. W. Pohl, 『Laser-Induced
Dynamic Gratings』, Springer-Verlag Berlin Heidelberg(1986)
[13] Gray P. Wiederrecht Michael R. Wasielewski, Appl. Phys. Lett.
vol. 74, No. 23 (1999)
[14] 傅天龍, 『雷射激發摻雜染料之液晶薄膜產生吸附與波紋結構之研究』,國立成功大
學物理研究所(2003)