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掺杂碳纳米管的向列相液晶中的空间光孤子的研究

孙永波  
【摘要】:对于空间光孤子的研究,向列相液晶是比较理想的材料,但在研究中发现纯液晶在观测空间光孤子时也存在着不足,为了弥补纯液晶的缺点,科研工作者发现在液晶中掺入其他的材料会改善液晶的不足。碳纳米管是由石墨烯片卷成的具有螺旋周期的管状结构,在其管壁周围仍然有大量的未成对电子游动,因而碳纳米管具有光学活性。由于其较好的光学及电学性质,本文将从理论与实验两个方面分析讨论掺入碳纳米管的液晶中空间光孤子。 理论上,分析了掺入碳纳米管的向列相液晶中重新取向角的影响因素,对向列相液晶中的光波演化方程进行了适当的简化和修正,推导出了掺杂碳纳米管的液晶中的空间光孤子的演化方程并给出了亮、暗空间光孤子的解和孤子宽度的表达式;另外,根据上述的方程模拟了不同参数时孤子的横截面光强分布。 实验中,配制了不同浓度碳纳米管掺杂的液晶样品,制备了不同厚度的平行取向的液晶盒,搭建了观测空间光孤子的实验光路,使用532 nm的DPSS激光器作为光源观测了空间光孤子的形成过程以及变化不同因素时对空间光孤子的影响,使用CCD拍摄了全部的实验结果,并将实验中观测的空间光孤子与纯液晶中的空间光孤子进行了对比。 最后,详细地分析了液晶盒的厚度、入射光的功率、碳纳米管的掺杂浓度、外加电压以及入射光的偏振方向对空间光孤子的影响,对掺杂碳纳米管的向列相液晶中空间光孤子的性质进行了分析和总结。


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