基于電控液晶的靈巧譜成像技術(shù)研究.pdf

1、本文提出了一種基于Fabry-Perot（FP）諧振濾波效應(yīng)，由電控液晶（Liquid Crystal 或LC）
　　 材料所構(gòu)成的新的靈巧譜成像結(jié)構(gòu)。較MEMS-FP 光學(xué)濾波結(jié)構(gòu)而言，電控LC-FP結(jié)構(gòu)具有響應(yīng)速度快、無(wú)機(jī)械移動(dòng)、抗外界振動(dòng)、電調(diào)諧、控制電壓低、波譜選擇靈活等特點(diǎn)。其對(duì)入射輻射的波譜選擇作用，主要通過調(diào)節(jié)施加在液晶結(jié)構(gòu)上的電場(chǎng)及其空間分布實(shí)現(xiàn)。施加在液晶結(jié)構(gòu)上的控制電壓或控制電場(chǎng)的變化，將改變液晶材料的折射率

2、及其空間分布形態(tài)，使LC-FP諧振腔中的光波光程產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而完成對(duì)透過FP 諧振腔光波波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)，達(dá)到電控調(diào)制出射光頻這一目的。對(duì)所制電控LC-FP 器件進(jìn)行的性能測(cè)試顯示了預(yù)期的譜選擇效果。
　　 本文第一章介紹了課題背景及相關(guān)知識(shí)。第二章介紹了適用于FP 諧振濾波的液晶結(jié)構(gòu)的表征與基本性質(zhì)，包括向列相液晶的指向矢、介電各向異性及電光效應(yīng)等。分析了實(shí)現(xiàn)LC-FP 效應(yīng)的基本方法以及相關(guān)器件的發(fā)展情況。根據(jù)向列相液晶的電

3、物理特性，提出了以電控液晶為調(diào)諧材料，基于外界電壓驅(qū)動(dòng)的FP 譜干涉器件的基本結(jié)構(gòu)。
　　 第三章介紹了LC-FP 譜器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真情況。給出了器件的整體結(jié)構(gòu)，F(xiàn)P型腔體厚度的選擇及優(yōu)化，高反射膜系的設(shè)計(jì)及膜層材料的選擇等。建立了液晶分子在電場(chǎng)控制下的空間排布數(shù)學(xué)模型，通過迭代計(jì)算對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真，確定了器件的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。在上述基礎(chǔ)上，制作了空氣腔FP 器件，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與仿真情形一致。
　　 第四章介紹了制作

4、LC-FP 器件的工藝流程。關(guān)鍵性的工藝步驟包括：(1)在氧化銦錫（Indium-Tin-Oxide 或ITO）玻璃基片上制作布拉格高反射膜及膜系；(2)通過旋轉(zhuǎn)涂布法制作錨定液晶分子的聚酰亞胺（Polyimide 或PI）液晶定向?qū)?，包括PI 成膜、固化、摩擦形成微定向結(jié)構(gòu)等；(3)利用微間隔子制作具有微米特征尺寸的LC-FP 腔體及液晶灌注與器件封裝等。
　　 經(jīng)過試驗(yàn)，建立了一套有效的器件制作工藝流程，探索并優(yōu)化了多項(xiàng)關(guān)鍵