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研究生:林潁
研究生(外文):LIN, YING
論文名稱:高分子穩定配向技術於液晶光纖元件之應用
論文名稱(外文):Application of Polymer Stabilized Alignment on the Liquid Crystal Fiber Devices
指導教授:黃素真黃素真引用關係
指導教授(外文):HWANG, SHUG-JUNE
口試委員:許家榮林鈺城黃素真
口試委員(外文):SHEU, CHIA-RONGSHEU, CHIA-RONGHWANG, SHUG-JUNE
口試日期:2017-09-23
學位類別:碩士
校院名稱:國立聯合大學
系所名稱:光電工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:液晶馬赫-詹德干涉儀高分子穩定配向技術光纖光柵
外文關鍵詞:Liquid crystalMach-Zehnder interferometerPolymer Stabilized AlignmentFiber grating
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本論文主要是結合液晶獨特的流體性質與中空光纖來製作液晶光纖元件,並利用高分子穩定配向技術使液晶分子在中空光纖內呈現一定方向排列,使之具有著良好的序度、消除相錯線的產生,並成功將此技術延伸應用於開發新穎的光纖光柵元件。實驗中利用液晶材料的流體特性將其填充於中空光纖內,並運用熔接機將於中空光纖與單模光纖之間形成錐狀結構,進而形成液晶光纖馬赫-詹德干涉元件;之後利用高分子穩定配向技術於中空光纖內對液晶分子進行配向,研究中將分別使用正交的偏光顯微鏡與光頻譜分析儀來探討外加電壓對液晶光纖元件中的液晶分子排列與其光學特性的影響,且分析不同的單體濃度、曝光功率與曝光總量對高分子網絡形貌與光纖元件之特性的影響,並運用上述的高分子穩定配向技術使液晶光纖形成週期性排列的結構,進而成功製作出液晶光纖光柵元件。
We demonstrate the all fiber Mach-Zehnder interferometer (MZI) based on liquid crystal-filled hollow core fiber, and furthermore to realize a liquid crystal fiber (LCF) grating device by using polymer stabilized alignment technique for making periodic structure in the hollow core fiber. In the experiment, we filled the nematic liquid crystal (NLC) into the hollow fiber by capillary action, and spliced the hollow fiber with a single mode fiber to achieve a taper structure at the fused ends by carefully adjusting the fusion parameters. As a result, MZI based on liquid crystal fiber is successfully achieved. The effect of UV curing intensity, curing time and monomer concentration on the electro-optic behavior of polymer-stabilized alignment liquid crystal fiber has been studied. The structures and the optical properties of the fabricated liquid crystal fiber devices were evaluated by using a cross-polarized optical microscope (POM) and the optical spectrum analyzer, respectively. Finally, we utilized what we had studied above to fabricate a liquid crystal fiber grating by polymer-stabilized alignment technique.
致謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1. 研究背景與動機 1
1.2. 研究方法與論文架構 2
第二章 液晶光纖元件 4
2.1. 液晶基本特性 4
2.1.1. 液晶的分類 4
2.1.2. 液晶的物理性質 7
2.1.3. 液晶連續彈性體理論 11
2.1.4. 液晶分子與配向膜 12
2.2. 光纖簡介 12
2.2.1. 光纖的基本架構 13
2.2.2. 全反射原理 13
2.2.3. 光纖的傳輸原理 14
2.2.4. 光纖傳輸損失 15
2.3. 光纖元件干涉原理 16
2.3.1. 干涉現象 17
2.4. 液晶光纖馬赫-詹德干涉儀 18
2.4.1. 液晶光纖干涉儀之電光效應 19
2.5. 高分子穩定配向技術的基本原理 20
第三章 元件製作與特性量測 24
3.1. 材料與實驗設備 25
3.2. 溶液的配製 27
3.3. 液晶光纖的製作 27
3.4. 高分子穩定配向製程 27
3.5. 液晶光纖元件製作 29
3.6. 液晶光纖之液晶排列分析架構 29
3.6.1. 液晶光纖的光學特性量測 30
第四章 實驗結果與討論 32
4.1. 液晶光纖之液晶排列結構分析 32
4.2. 高分子穩定配向技術 33
4.2.1. 液晶光纖有無使用高分子穩定配向技術之差異 34
4.2.2. 高分子穩定配向之MZI電光效應 35
4.2.3. 不同曝光功率對液晶光纖特性的影響 44
4.2.4. 不同曝光時間對液晶光纖特性的影響 49
4.2.5. 不同單體濃度對液晶光纖特性的影響 52
4.3. 高分子穩定技術應用於光纖光柵元件 55
第五章 結論與未來展望 57
5.1. 結論 57
5.2. 未來展望 59
參考文獻 60

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