液晶位相光栅衍射光学特性研究

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液晶位相光栅由于其衍射特性电压可调,而且具有结构紧凑、轻便、摆脱了机械结构等优点,在空间光通讯、可调谐滤波器、光交叉互联,以及在液晶背投显示等方面具有极大的潜在应用价值。为此国际上很多研究人员对其进行了各方面的研究,其中包括衍射效率、边缘场效应、不同的结构以及相关应用。本文主要分为三部分。第一部分利用差分迭代法对液晶指向矢一维和二维的数值仿真,并以此分析了液晶光栅的边缘场效应。同时,利用标量衍射理论对不同周期和电压情况下的液晶光栅进行了衍射效率的分析。最后得到结论,边缘场效应很大程度上破坏了液晶位相光栅的位相调制能力,在此情况下,衍射效率受到很大影响。第二部分,成功地利用电磁波时域有限差分法(FDTD)对液晶位相光栅的衍射效率进行了分析。得到了在不同电压情况下,光栅衍射效率的变化。同时也说明了FDTD分析液晶位相光栅的有效性。第三部分,提出了FDTD有限距离外推与波前再现算法(FDTF&WRC),并以此对液晶位相光栅的级联结构进行了分析,发现仿真结果与理论很好的吻合了,证明了此算法的可行性。同时分析了前人提出的利用泰伯效应而构想液晶光栅的级联结构是可以提高衍射效率但是在实际应用中是不可行的。
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