基于光流控的动态可重构手性液晶宽带反射型几何相位研究
批准号:
62075186
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
陈鹭剑
依托单位:
学科分类:
光学和光电子材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈鹭剑
中文摘要
调控相位、振幅或偏振而产生的复杂空间结构光场在工业、通讯、生物医疗、天文观测和国防军事等领域具有广泛应用前景,一直是现代光学领域的研究热点。顺应小型化、集成化、多功能化等趋势,迅速发展的液晶几何相位提供了新颖的实现方案。面向进一步拓展动态可重构方式的需求,本项目基于光流控器件中液体成分的可选择性,研究一类具有原创性的手性液晶宽带反射型几何相位光学元件。无需满足任何相位差条件,可以工作在较宽的反射波长范围,并覆盖整个0-2π相位,且具有同等高效率。通过控制微通道内互溶液体之间的相互扩散过程,对集成于微通道内的由光取向与光聚合得到的图案化胆甾相液晶模板进行可逆填充,调控工作波长、相位、强度、偏振、转化效率等光学特性。提出的微通道集成方法具有可移植性与兼容性,将激活自适应、多功能平面光学元件的全新设计,加深对光控软物质畴工程的认识,有望给基础科学和应用技术两方面都带来重要进步。
英文摘要
The complex structured light field generated by the modulation of phase, amplitude or polarization has a wide range of applications in industry, communication, biomedicine, astronomical observation, national defense and other fields, and has been a research focus in modern optics. Following the trend of miniaturization, integration and multi-function, the rapidly developing geometric phase based on liquid crystal (LC) materials provides an innovative implementation solution. In order to further explore dynamically reconfigurable methods, an original type of chiral LC broadband reflective geometric phase optical elements is studied in this project, based on the selectivity of liquid components in optofluidic devices. The devices can be operated in a wide-band reflection mode, and cover the phase with a range from 0 to 2π with equal efficiencies without satisfying any phase difference condition. By controlling the diffusion process between the mutually soluble liquids in the microchannel, the optical properties, such as wavelength, phase, intensity, polarization and conversion efficiency can be regulated by the reversible filling of patterned cholesteric LC (CLC) polymer templates fabricated by photoalignment and photopolymerization. The method of micro-channel integration proposed in this project is portable and compatible. The innovatively designed optical elements, which has the advantages of self-adaption and multi-function, will deepen the understanding of the light-controlled domain engineering of soft materials, and is expected to bring important progress both in basic science and applied technology.
液晶几何相位光学器件在光场调控方面取得了显著进展,但如何实现宽带与多自由度的光场调控仍然是面临的挑战。光流控技术作为一个新兴交叉学科,结合了微流控与光学,为精准和多自由度的光场调控提供了新可能。本项目结合光流控技术和液晶几何相位技术,利用数字微镜阵列无掩模曝光系统,设计并制备了动态调控光场的光流控液晶几何相位光学元件。研究成果包括:通过反应性液晶聚合物单体制备可“浸洗-再填充”的胆甾相液晶聚合物网络,实现了可见光波段动态调节的Q波片、偏振透镜、全息图。研究了基于光流控技术的达曼光栅衍射透镜,结合微流控液体透镜调焦特性,实现了衍射点阵光场的动态调控,并演示三维重建和并行激光直写。进一步,利用“浸洗-再填充”策略,实现了各向异性胆甾相液晶聚合物网络在210 nm范围内的工作波长连续调制,并研究基于微流控浓度梯度改变胆甾相液晶聚合物网络的光学特性。最后,探讨了湿度响应型胆甾相液晶聚合物薄膜在光学传感领域的应用,尤其在环境湿度监测中的潜力。本研究为液晶微流控平台在智能光学调控和传感器应用提供了技术支持,展示了其广泛的应用前景。项目遵循“人工微结构”与“自组装微结构”结合的路径,为开发一类新型结构色介质和结构光场调控提供了材料设计思想、关键制备技术与理论积累。
胆甾相液晶微激光器的多功能化构筑及结构与性能关系研究
-
批准号:61675172
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:66.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:陈鹭剑
-
依托单位:
基于波导分布反馈技术的固态染料随机激光介质研究
-
批准号:50802080
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:20.0万元
-
批准年份:2008
-
负责人:陈鹭剑
-
依托单位:
国内基金
海外基金