Динамически управляемые дифракционные структуры на основе фотополимерных жидкокристаллических материалов для оптических систем связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Устюжанин, Сергей Владимирович

• Устюжанин, Сергей Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Устюжанин, Сергей Владимирович

Введение.

1. Аналитический обзор.

1.1. Формирование ФПМ-ЖК.

1.1.1. Технология получения ФПМ-ЖК пленок.

1.1.2. Фотополимеризация в ФПМ-ЖК.

1.1.3. Разновидности ФПМ-ЖК.

1.1.4. Кинетика показателя преломления.

1.1.5. Размер ЖК-капсул.

1.1.6. Ориентация директора нематического ЖК в ФПМ-ЖК.

1.2. Свойства ФПМ-ЖК.

1.2.1. Дифракционные свойства ДР в ФПМ-ЖК.

1.2.2. Электрооптические свойства.

1.2.2.1. Зависимость ДЭ ДР в ФПМ-ЖК от напряжения.

1.2.2.2. Время отклика.

1.2.3. Рассеяние.

1.2.4. Усадка.

1.2.5. Пространственная частота.

1.2.6. Долговечность.

1.3. Применение ФПМ-ЖК.

1.4. Выводы по разделу.

1.5. Постановка задачи.

2. Формирование ДС в ФПМ-ЖК.

2.1. Описание ФПМ-ЖК материала.

2.2. Распространение света в ФПМ-ЖК материале.

2.3. Голографическое формирование ДС в ФПМ-ЖК.

2.3.1. Механизмы фотополимеризации в ФПМ-ЖК.

2.3.2. Кинетические уравнения голографической записи.

2.3.3. Общий вид решения задачи записи ДС в ФПМ-ЖК.

2.3.4. Тензор диэлектрической проницаемости ФПМ-ЖК.

2.3.5. Решение задачи записи для линейного режима.

2.4. Численное моделирование.

2.5. Выводы по главе.

3. Дифракционные свойства ФПМ-ЖК ДС при малой концентрации молекул ЖК.

3.1. Тензор диэлектрической проницаемости.

3.2. Уравнения связанных волн.

3.3. Фазовая расстройка.

3.4. Амплитудные профили дифракционного поля.

3.5. Передаточные функции.

3.6. Поляризационные характеристики.

3.7. Численное моделирование.

3.7.1. Передаточные функции.

3.7.2. Амплитудные профили.

3.7.3. Энергетические характеристики.

3.7.4. Поляризационные характеристики.

3.8. Выводы по главе.

4. Дифракционные свойства ФПМ-ЖК ДС при большой концентрации молекул ЖК.

4.1. Тензор диэлектрической проницаемости.

4.2. Уравнения связанных волн.

4.3. Фазовая расстройка.

4.4. Амплитудные профили дифракционного поля.

4.4.1. Малая дифракционная эффективность.

4.4.2. Большая дифракционная эффективность.

4.5. Передаточные функции.

4.6. Управление дифракционными характеристиками.

4.6.1. Малая дифракционная эффективность.

4.6.2. Большая дифракционная эффективность.

4.7. Выводы по главе.

5. Управляемый электрооптический разветвитель с плавной регулировкой коэффициента деления.

5.1. Угловой и частотный спектры ВОСП.

5.2. Характеристики сплиттера.

5.2.1. Частотные характеристики сплиттера.

5.2.2. Вносимое затухание.

5.2.3. Управляющие напряжение.

5.2.4. Время переключения.

5.2.5. Температура эксплуатации.

5.2.6. Поляризационные потери.

5.3. Сравнение полученных результатов.

5.4. Применение.

5.5. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамически управляемые дифракционные структуры на основе фотополимерных жидкокристаллических материалов для оптических систем связи»

Актуальность темы диссертации определяется интенсивным развитием современных оптических систем связи, обеспечивающих возможность передачи на значительные расстояния большого объема данных с высокой скоростью. Не смотря на то, что такие системы связи нашли широкое применение, проблема их совершенствования и развития остается по-прежнему актуальной. Передача большого количества данных при помощи оптических систем связи связана с применением дифракционных структур (ДС) в технологиях, таких как пассивные оптические сети (PON), спектральное уплотнение (WDM/DWDM) [1,2].

Для применения ДС в оптических системах связи необходимы новые материалы, обеспечивающие долговременную стабильность, низкий уровень шумов и высокую фоточувствительность. Более того, наиболее технически простым и экономически выгодным методом создания дифракционных структур в ФПМ-ЖК является голографический метод. На основе отражательных ДС для оптических система связи возможно создавать селективные устройства, а на основе пропускающих ДС - широкополосные. Также для обеспечения высоких показателей качества связи необходимы управляемые элементы систем связи.

В последнее время все больше внимание уделяется средам для голографической записи, таким как, фоторефрактивные кристаллы, фотополимерные материалы (ФПМ), фотополимерные материалы с жидкокристаллической (ЖК) компонентой (ФПМ-ЖК). Помимо указанных достоинств перспективность ФПМ-ЖК также обусловлена высокой разрешающей способностью, высокой дифракционной эффективностью, возможностью управления селективными и дифракционными свойствами, относительной дешевизной материала, отсутствием необходимости дополнительной химической обработки голограмм после записи [3, 4].

Используя пропускающие топографические ДС, сформированные в ФПМ-ЖК (ДС в ФПМ-ЖК), возможно создать широкополосные динамически управляемые электрическим полем устройства для оптических систем связи.

Существующие математические модели голографического формирования пропускающих ДС в ФПМ-ЖК представлены с учетом соотношения вкладов и скоростей полимеризационного и диффузионного механизмов записи, нелинейности процесса фотополимеризации [5 - 8]. Но в них не приняты во внимание: неоднородный характер скорости фотополимеризации и диффузии, оптическое поглощение, пространственная неоднородность записывающих пучков.

Существующие дифракционные модели взаимодействия световых пучков с периодическими пропускающими ДС, сформированными в ФПМ-ЖК описывают взаимодействие плоских волн с однородной периодической ДС [3, 4, 8]. Эти модели не учитывают амплитудную неоднородность профиля показателя преломления ДС, влияние оптической плавной неоднородности ФПМ-ЖК на условия фазового синхронизма, обусловленной воздействием краевых эффектов образца на переориентацию молекул ЖК под действием управляющего электрического поля.

Создание моделей голографического формирования и дифракции световых пучков на периодических пропускающих ДС, сформированных в ФПМ-ЖК с учетом указанных недостатков позволит моделировать и оптимизировать характеристики данных структур. Поставленные вопросы представляют практический интерес и являются важным этапом в создании динамически управляемых ДС для систем оптической связи.

Цель работы состояла в определении возможности применения амплитудно-неоднородных периодических электрически управляемых пропускающих ДС, сформированных в ФПМ-ЖК голографическим способом, в качестве элементов систем оптической связи.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

1. разработка математической модели нелинейной записи пространственно неоднородных голографических ДС для пропускающей геометрии в поглощающих ФПМ-ЖК с учетом неоднородного характера скорости фотополимеризации и диффузии, оптического поглощения, пространственной неоднородности записывающих пучков;

2. разработка математических моделей дифракции световых пучков на пропускающих голографических ДС в ФПМ-ЖК с учетом пространственной неоднородности амплитудного профиля первой гармоники показателя преломления ДС, влияния оптической плавной неоднородности ФПМ-ЖК на условия фазового синхронизма, обусловленной воздействием краевых эффектов образца на переориентацию молекул ЖК под действием управляющего электрического поля;

3. исследование кинетик формирования и трансформации вида пространственных амплитудно-неоднородных распределений пропускающих ДС в ФПМ-ЖК на основе полученной модели с учетом ^ у, ■ о пространственно-неоднородного характера и произвольной скорости фотополимеризации и диффузии, обусловленных оптическим поглощением и ' неоднородностью записывающих пучков; о произвольного соотношения скоростей полимеризационного и диффузионного механизмов формирования ДС; ф,

4. на основе полученных моделей дифракции световых пучков на неоднородных ДС в ФПМ-ЖК исследование дифракционных свойства ДС в ФПМ-ЖК с учетом пространственной неоднородности амплитудного профиля первой гармоники показателя преломления ДС, влияния оптической плавной неоднородности ФПМ-ЖК на условия фазового синхронизма;

5. расчет характерных параметров динамически управляемого электрическим полем разветвителя для оптических систем связи на основе неоднородных голографических ДС в ФПМ-ЖК с учетом пространственной неоднородности амплитудного профиля первой гармоники показателя преломления ДС, влияния приложенного электрического поля на оптическую плавную неоднородность ФПМ-ЖК.

Методы исследований

Теоретический анализ формирования ДС в ФПМ основывался на теории радикальной фотополимеризации, а дифракции - на решении уравнений связанных волн методом медленно-меняющихся амплитуд.

Для численного исследования кинетики и вида пространственных амплитудно-фазовых распределений ДС и расчета их дифракционных характеристик использовались методы компьютерного моделирования.

В работе также используются: теория диффузии, элементы геометрической и волновой оптики, преобразование Фурье.

Научные положения, выносимые на защиту

1. При голографическом формировании дифракционных структур в оптически поглощающих ФПМ-ЖК и соотношении времен фотополимеризиции ко времени диффузии мономера Тр/Тт<1, вследствие пространственной неоднородности фотополимеризационного и диффузионного механизмов записи вдоль глубины решетки формируется сначала спадающий профиль первой гармоники показателя преломления дифракционной структуры, затем -усеченный куполообразный и далее - возрастающий.

2. С ростом управляющего напряжения, приложенного к ФПМ-ЖК дифракционной структуре с концентрацией молекул ЖК 0,9<р<0,95, для отношения ширины спектра пространственных частот светового пучка к ширине соответствующего спектра дифракционной структуры меньшего единицы, - за счет влияния оптической плавной неоднородности ФПМ-ЖК на условия фазового синхронизма - дифракционная эффективность снижается быстрее, чем при концентрации молекул ЖК р<0,9. При этом, в сравнении с результатом, полученным по формуле Когельника снижение нормированной дифракционной эффективности для Е/Ес= 1,2 больше в 2 раза для однородного профиля, в 4 и 8 раз - для симметричного и несимметричного усеченных по уровню 0,1 куполообразных профилей соответственно, где Ес - критическое напряжение.

Достоверность и обоснованность результатов работы

Достоверность первого защищаемого положения обеспечивается переходом полученной в работе модели к результатам, приведенным в [16, 103], при уменьшении концентрации молекул ЖК в образце до нуля, а также переходом полученных в работе моделей и результатов моделирования к результатам, полученным в работах [5 - 8], при следующих упрощениях: однородный характер скорости фотополимеризации и диффузии, отсутствие оптического поглощения, однородные записывающие пучки.

Достоверность второго защищаемого положения подтверждается переходом полученных в работе моделей и результатов моделирования к результатам, полученным в работах [3-5, 44] при следующих упрощениях: однородный амплитудный профиль показателя преломления ДС, отсутствие влияния оптической плавной неоднородности ФПМ-ЖК на условия фазового синхронизма.

Новизна защищаемых положений

Новизна первого защищаемого положения заключается в том, что впервые представлена модель формирования пропускающих голографических ДС в поглощающих ФПМ-ЖК, которая позволяет установить закономерности кинетик голографического формирования и трансформации амплитудно-неоднородных распределений, а также учитывает о неоднородный характер скорости фотополимеризации и диффузии, о оптическое поглощение; о произвольность соотношения скоростей полимеризационного и диффузионного механизмов формирования ДС.

Новизна второго защищаемого положения заключается в том, что впервые представлены модели дифракции световых пучков на управляемых электрическим полем пропускающих ДС в ФПМ-ЖК, учитывающие о неоднородность амплитудного профиля первой гармоники показателя преломления ДС, о влияние оптической плавной неоднородности ФПМ-ЖК на условия фазового синхронизма.

Новизна работы заключается в разработанном на основе созданных математических моделей программном обеспечении: «Программный комплекс для исследования процессов формирования и дифракционных характеристик топографических фотонных структур». Данный программный продукт зарегистрирован в «Объединенном фонде электронных ресурсов «наука и образование» (Свидетельство о регистрации электронного ресурса №17057 от 10.05.2011 г. (Приложение А)).

Научная ценность защищаемых положений

Научная ценность первого защищаемого положения заключается в том, что представленная математическая модель голографического формирования пропускающих ДС в поглощающих ФПМ-ЖК позволяет определить условия формирования заданного профиля показателя преломления.

Научная ценность второго защищаемого положения заключается в том, что о представленная математическая модель дифракции световых пучков на амплитудно-неоднородных ФПМ-ЖК ДС позволяет установить влияние оптической плавной неоднородности на дифракционные и электрооптические свойства; о впервые представлен фазовый способ управления дифракционными характеристиками ДС в ФПМ-ЖК, основанный на изменении условий фазового синхронизма вследствие наведенной управляющим электрическим полем в ФПМ-ЖК оптической плавной неоднородности.

Практическая ценность полученных в диссертации результатов заключается в том, что

1. содержание первого защищаемого положения позволяет определить условия голографического формирования, при которых наличие неоднородного характера скорости фотополимеризации и диффузии, оптического поглощения, пространственной неоднородности записывающих пучков приводит к аподизации пространственного амплитудного профиля ДС, позволяющей о увеличить дифракционную эффективность на 50%, о снизить уровень боковых лепестков до -22,5 дБ;

2. содержание второго защищаемого положения позволяет снизить величину управляющего напряжения ДС в ФПМ-ЖК до 8 раз;

3. на основе разработанных математических моделей голографического формирования амплитудно-неоднородных пропускающих ДС в ФПМ-ЖК и дифракции на них световых пучков даны рекомендации для разработки элементов систем оптической связи с плавной регулировкой коэффициента передачи для систем оптической связи в диапазоне длин волн 1260 нм - 1650 нм;

4. разработанное на основе созданных математических моделей программное обеспечение позволяет осуществить динамическую оптимизацию передаточной функции ДС, определить оптимальные условия формирования (время и углы записи, амплитудно-фазовое распределение записывающих пучков, соотношение времен диффузии и полимеризации) для получения ДС с заданными дифракционными характеристиками (эффективность дифракции, ширина полосы пропускания, уровень боковых лепестков) и электрооптическими параметрами (величина управляющего напряжения, время переключения).

Личный вклад автора

Большинство результатов получено лично автором либо при его непосредственном участии. Автором работы проводились некоторые математические выводы, численное моделирование. Постановка задач исследований, обработка и интерпретация полученных результатов осуществлялась совместно с научным руководителем, к.ф.-м.н., с.н.с. С.Н. Шаранговичем. Вклад основных соавторов заключался в помощи при проведении математических выкладок (Б.Ф. Ноздреватых, Е.А. Довольнов).

Работа выполнялась в период с 2005 г. по 2012 г. на базе Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) на кафедре Сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники (СВЧиКР).

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных конференциях: седьмая всероссийская с международным участием научно-техническая конференция молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (КГТУ, Красноярск, 2005 г.); XLIII, XLIV, XLVII международных научно-студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (НГУ, Новосибирск, 2005, 2006, 2009гг.); всероссийские научно-технические конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Научная сессия ТУ СУР - 2005, 2006, 2008 - 2010 гг.» (ТУ СУР, Томск); XI международной научно-технической конференции "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (МЭИ, Москва, 2005 г.); Fifth Asia - Pacific Conference and Workshop "Fundamental problems, of opto- and microelectronics" (APCOM'2005) (Vladivostok, 2005 г.); Ill — VI международные научно-практические конференциии «Электронные средства и системы управления» (ТУСУР, Томск, 2005, 2007, 2008, 2010 гг.); всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых учёных «ВНКСФ-12» (НГУ, Новосибирск, 2006 г.), «ВНКСФ-15» (Кемерово-Томск, 2009 г.); X Российская научно-студенческая конференция «Физика твердого тела» (ТГУ, Томск, 2006 г.); IV международный оптический конгресс «Оптика-XXI век» «Фундаментальные проблемы оптики» «ФПО-2006» (СПбГУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2006 г.); шестая международная научно-техническая конференция «Квантовая электроника» (БГУ, Беларусь, Минск, 2006 г.); XI всероссийская школа-семинар «Физика и применение микроволн» (МГУ, г. Москва, 2007 г.); XXVI школа по когерентной оптике и голографии (ИВВАИУ (Военный институт), Иркутск, 2007 г.); 4-th international Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (Alushta, Crimea, Ukraine, 2008); международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы радиофизики» «АПР-2008», (ТГУ, Томск, 2008 г.); VI международная конференция «0птика-2009» (СПбГУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2009 г.); The 8th Pacific Rim Conference on Lasers and

Electro-Optics (CLEO/Pacific Rim 2009), (Shanghai, China, 2009г.); XIII всероссийская школа-семинар "Волны-2010" (МГУ, Москва, 2010г.).

Внедрение

Работа выполнялась в рамках фундаментальных исследований кафедры СВЧиКР ТУСУРа, и результаты работы были включены в отчеты НИР:

НИР Проект-5 ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2005 г. Федерального агентства по образованию Министерства образования и науки Российской Федерации по проекту №711: «Исследование наноразмерных динамически управляемых дифракционных периодических структур в фотополимеризующихся жидкокристаллических композиционных материалах»;

НИР ГБ 1.6.05 «Исследование фоторефрактивных, фотоиндуцированных, опто- и акустоэлектронных явлений в монокристаллах, оптических волноводах и фотополимерах для определения принципов построения оптических датчиков и систем связи» по тематическому плану Министерства образования и науки РФ;

НИР № 2097 по проекту № 17 «Эффекты самовоздействия световых пучков в динамических и стационарных периодических структурах в объемных фоторефрактивных и фотополимерных материалах и в оптических волноводах на их основе», задание Рособразования по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 - 2008 гг.)»; проект № 2.1.1/429 «Эффекты нелинейного пространственного и спектрального преобразования световых полей в квазирегулярных дифракционных, волноводно-оптических и доменных структурах на основе фотополимерных материалов, электрооптических и сегнетоэлектрических кристаллов» аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 гг.)", г. Томск 2009 - 2010 гг; проекте № 2.1.1/9701 «Эффекты нелинейного пространственного и спектрального преобразования световых полей в квазирегулярных дифракционных, волноводно-оптических и доменных структурах на основе фотополимерных материалов, электрооптических и сегнетоэлектрических кристаллов» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 гг.)», г. Томск 2011 г.; по государственному контракту от 22 марта 2010г. № 02.740.11.0553 по теме «Стабильные периодические и периодически-поляризованные структуры, фотонные решетки и сверхрешетки в кристаллах, фотополимерных композициях и оптических волноводах на их основе» (промежуточный, этап № 1, № 2, № 3), г. Томск 2010-2011 гг.

Работа поддерживалась грантом У.М.Н.И.К. фонда содействия развитию МФП в НТС (договор № КР409/08 от 20.02.2009 г. и Госконтракт №13139 от 14.01.2011 г.) по теме «Программное обеспечение для исследования и моделирования динамически управляемых дифракционных структур в ФПМ-ЖК материалах для цифровых оптических систем связи».

Результаты работы использовались в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Новосибирский институт органической химии им. H.H. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук» (НИОХ СО РАН) в виде программного обеспечения «Программный комплекс для исследования процессов формирования и дифракционных характеристик голографических фотонных структур» при проведении исследовательской работы в Лаборатории органических светочувствительных материалов НИОХ СО РАН при разработке фотополимерных голографических материалов, проведении учебных занятий и в ходе выполнения дипломных работ студентов.

Результаты работы используются на кафедре СВЧиКР ТУСУРа в учебном процессе с 2008/2009 учебного года при выполнении практических занятий студентов 4 курса по дисциплинам группового проектного обучения «Моделирование оптоэлектронных элементов и устройств», «Автоматизированное проектирование оптоэлектронных элементов телекоммуникационных систем», при выполнении НИР и УИР студентов пятого курса, при курсовом и дипломном проектировании студентов по специальности «Физика и техника оптической связи»; в виде модуля моделирования энергетических, угловых, поляризационных и переключательных характеристик электрически-управляемых ФПМ-ЖК ДС пропускающей геометрии в составе «Программного комплекса для исследования процессов формирования и дифракционных характеристик голографических фотонных структур».

Публикации

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 20 научных изданиях, включая 7 статей в отечественных журналах из перечня ВАК, а также 13 работ в сборниках трудов Международных и Всероссийских конференций и семинаров. Полный список публикаций по теме приведен в конце диссертационной работы [90-94, 98-101, 109-129, 132-146, 152-153].

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 176 страниц машинописного текста, включая 4 таблицы, 52 рисунка и список литературы в количестве 157 наименований.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Устюжанин, Сергей Владимирович

5.5 Выводы по главе

Даны рекомендации для разработки элементов систем оптической связи и произведен расчет характерных параметров динамически управляемого электрическим полем разветвителя для оптических систем связи на основе неоднородных голографических ДР в ФПМ-ЖК с учетом пространственной неоднородности амплитудного профиля первой гармоники показателя преломления ДР, влияния приложенного электрического поля на оптическую плавную неоднородность ФПМ-ЖК.

Плавное управление коэффициентом деления сплиттера, низкое управляющие напряжение и малые времена переключения позволили сделать заключение о целесообразности использования ДР в ФПМ-ЖК в качестве активного элемента сплиттера для ВОСП.

Заключение

1. Разработана математическая модель нелинейной записи пространственно неоднородных топографических дифракционных структур для пропускающей геометрии в поглощающих ФПМ-ЖК материалах для оптических систем связи, позволяющая определить кинетику и вид пространственного амплитудно-фазового распределения создаваемых ДС. Модель представлена с учетом неоднородного характера скорости фотополимеризации и диффузии, пространственной неоднородности записывающих пучков.

2. Впервые разработаны математические модели дифракции световых пучков на пропускающих топографических ДС в ФПМ-ЖК с учетом пространственной неоднородности амплитудного профиля первой гармоники показателя преломления ДС, влияния оптической плавной неоднородности ФПМ-ЖК на условия фазового синхронизма, обусловленной воздействием краевых эффектов образца на переориентацию молекул ЖК под действием управляющего электрического поля. Полученные аналитические решения и передаточные функции описывают эволюцию пространственных профилей световых пучков при произвольной геометрии и эффективности дифракции.

3. Исследованы два способа управления дифракционными свойствами решеток, сформированных в ФПМ-ЖК приложенным электрическим полем: амплитудный, обусловленный зависимостью показателей преломления и поляризаций собственных волн от приложенного электрического поля, фазовый, основанный на изменении условий фазового синхронизма вследствие наведенной управляющим электрическим полем в ФПМ-ЖК оптической плавной неоднородности. Фазовый способ исследован впервые.

4. Установлено, что при концентрации молекул ЖК в ФПМ-ЖК р<0,9 преобладает амплитудный способ управления дифракционными характеристиками ДС, при концентрации молекул ЖК 0,9<р<0,95 - амплитудный и фазовый способы.

5. Установлено, что плавная оптическая неоднородность вдоль глубины образца, обусловленная наличием концентрации молекул ЖК в образце 0,9<р<0,95 позволяет: снизить величину управляющего напряжения за счет фазового способа управления; управлять селективными свойствами ФПМ-ЖК ДС.

6. Установлено, что при концентрации молекул ЖК 0,9<р<0,95 в ФПМ-ЖК управление дифракционной эффективностью ФПМ-ЖК ДС посредством управления условиями фазового синхронизма возможно только для симметричных профилей показателя преломления.

7. Даны рекомендации для разработки широкополосного разветвителя для оптических систем связи основанного на ФПМ-ЖК ДС, принцип работы которого основан на управлении дифракционными характеристиками при помощи приложенного электрического поля. Показано, что такой разветвитель будет характеризоваться плавным управлением коэффициентом деления, низким управляющим напряжением и малыми временами переключения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Устюжанин, Сергей Владимирович, 2012 год

1. Allan Ashmead The Application Of Electrically Switchable Bragg Gratings // Optical communication. 2001. - №3. - P. 14-16.

2. Dynamical Electro- Optical Characterization of Policryps Gratings / G. Aabbate, A. Marino, F. Vita // Acta Physica Polonica A. 2003. - Vol. 103, № 2-3 -P. 177-186.

3. Richard L. Sutherland. Polarization and switching properties of holographic polymer-dispersed liquid-crystal grating. I. Theoretical model.// JOSA B. -2002. -Vol. 19. №12. - P. 2995-3003.

4. Selective optical properties of induced cholesteric containing dispersed network polymer / G.M. Zharkova, I.V. Samsonova, L.A. Kutulya, V.V. Vashchenko, S.A. Streltsov, V.M. Khachaturyan // Functional materials. 2000.- Vol. 7, № 1. -P. 126-131.

5. Electro-optic properties of switchable gratings made of polymer and nematic liquid-crystal slices / A. d'Alessandro, R. Asquini, and C. Gizzi, R. Caputo, C. Umeton, A. Veltri, and A. V. Sukhov // Optics Letters. 2004. - Vol. 29, No. 12. -P. 1405-1407.

6. Study of the dynamic formation of transmission gratings recorded in photopolymers and holographic polymer-dispersed liquid crystals / S. Massenot, J. Kaiser, R. Chevallier, Y.Renotte// Applied optics- 2004.- Vol.43, №29.-P. 5489-5497.

7. Фотополимерно- жидкокристаллический композит с пространственно-периодической структурой / Г.М. Жаркова, И.В. Самсонова, С.А. Стрельцов и др. // Автометрия. 2004. - т. 40, №1. - с. 89-95.

8. Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. -320 с.

9. Effect of polymer concentration on the structure of cholesteric liquid composites and their scattering properties / G.M. Zharkova, I.V. Samsonova, S.A. Streltsov, V.M. Khachaturyan // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1999. - Vol. 331. -P. 533-540.

10. Study of the inhibition period prior to the holographic grating formation in liquid crystal photopolymerizable materials / A. Galstyan, R. Hakobyan, S. Harbour, T. Galstian // Electronic-Liquid Crystal Communications. 2004, May 07. - P. 1-15.

11. Mass transfer processes induced by inhomogeneous photo- polymerization in a multicomponent medium / R. Caputo, A.V. Sukhov, N.V. Tabirian, C. Umeton, R.F. Ushakov // Chemical Physics. 2001. - 217. - P. 323-335.

12. Формирование голографических дифракционных решеток пропускающего типа в поглощающих фотополимерных средах / Е.А. Довольнов, Е.Ф. Пен, С.Н. Шарангович, В.В. Шелковников // Изв. вузов. Физика. 2004. -Т.48, №7. - С. 78-87.

13. Формирование апподизированных дифракционных решеток в фотополимерных жидкокристаллических композиционных материалах/ Е.А. Довольнов, С.В. Устюжанин, Б.Ф. Ноздреватых, С.Н. Шарангович //

14. Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. научн. тр. Красноярск: ИПЦ КГТУ,- 2005. С. 632-635.

15. Polarization characteristics of polymer-liquid-crystal diffraction gratings / G.M. Zharkova, A.P. Petrov, I.V. Samsonova, S.A. Streltsov, V.M. Khachaturyan // Optical instrumentation and technology. 2008. - Vol. 75, No. 8. - P. 514-517.

16. Dynamical Behavior of Policryps Gratings / A. Marino, F. Vita, V. Tkachenko, R. Caputo, C. Umeton, A. Veltri, G. Aabbate // Electronic-Liquid Crystal Communications. 2004. - February 05. - P. 1-10.

17. Response time and voltages for PDLC light shutters / B. G. Wu, J. H. Erdmann, J. W. Doane // Liquid Crystal. - 1989. - No.5. - P. 1453-1565.

18. POLICRYPS structures as switchable optical phase modulators / L. De Sio, N. Tabiryan, R. Caputo, A. Veltri, C. Umeton // Optics express.- 2008.- Vol. 16, No. 11.-P. 7619-7624.

19. Шабанов В.Ф., Ветров С. Я., Шабанов А. В. Оптика реальных фотонных кристаллов. Жидкокристаллические дефекты, неоднородности. — Новосибирск: Издательство Сибирского отделения Российской академии наук, 2005.-240 с.

20. Генерация второй оптической гармоники в жидком сегнетоэлектрическом кристалле / А.Н. Втюрин, В.П. Ермаков, Б.И. Островский, В.Ф Шабанов. // Кристаллография. 1981. - Т. 26, № 3. - С. 546-549.

21. Гибкие дисплеи Электронный ресурс. // Сайт Института Физики им. Киренского: URL: http://www.kirensky.ru/labs/optics/cm.htm (дата обращения: 23.05.2011).

22. Phenomenological model of anisotropic volume hologram formation in liquid-crystal-photopolymer mixtures / R. L. Sutherland, V. P. Tondiglia,

23. V. Natarajan, T. J. Bunning // Journal of applied physics. 2004. - Vol. 96, No. 2. -P.951-965.

24. Switchable circular-to-point converter based on holographic polymer-dispersed liquid-crystal technology / Hailiang Zhang, Haiqing Xianyu, Jianhua Liang and ect. // Applied optics. 2007. - Vol. 46, No. 2. - P. 161-166.

25. Holographically formed polymer dispersed liquid crystal films for transmission mode spectrometer applications / Anna E. Fox, Kashma Rai, Adam K. Fontecchio // Applied optics. 2007. - Vol. 46, No. 25. - P. 6277-6282.

26. Liu Y. J. Holographic Polymer-Dispersed Liquid Crystals: Materials, Formation, and Applications / Y. J. Liu, X.W. Sun // Advances in OptoElectronics. -Vol. 2008.-P. 1-52.

27. Holographic diffraction gratings using polymer-dispersed ferroelectric liquid crystals / S.J. Woltman, J.N. Eakin, G.P. Crawford, S. Zumer // Optics Letters. -2006. Vol. 31, No. 22. - P.3273-3275.

28. Polymer scaffolding model for holographic polymer-dispersed liquid crystals / K. K. Vardanyan, J. Qi, J. N. Eakin, M. De Sarkar, G. P. Crawford // Applied Physics Letters. 2002. - Vol. 81, No. 25. - P. 4736-4738.

29. Holographic photopolymerization for fabrication of electrically switchable inorganic-organic hybrid photonic structures / R. Jakubiak, D. P. Brown, F. Vatansever, et al. // Proceedings of SPIE. -2003. Vol. 4991. - P. 89-97.

30. Kim W. S. Nanoparticleinduced refractive index modulation of organic-inorganic hybrid photopolymer / W. S. Kim, Y.-C. Jeong, J.-K. Park// Optics Express. -2006. -Vol. 14, No. 20. P.8967-8973.

31. RenH. Reflective reversed-mode polymer stabilized cholesteric texture light switches / H. Ren, S. -T.Wu // Journal of Applied Physics. -2002. Vol. 92, No. 2.-P. 797.

32. A polarization insensitive 2x2 optical switch fabricated by liquid crystal-polymer composites / Y. J. Liu, X. W. Sun, J. H. Liu, H. T. Dai, K. S. Xu // Applied Physics Letters. -2005. Vol. 86, No. 4.-3 pages.

33. The surface rubbing effect on morphologies of LC droplets and electro-optic properties of flexible PDLC films / L. GuoZhu, X. DuLing, Y. WenJun, H. ZiQiang // Science in China Series B: Chemistry.- 2009.- Vol.52, No. 12.-P. 2329-2335.

34. Switchable holographic polymer-dispersed liquid crystal reflection gratings based on thiol-ene photopolymerization / L. V. Natarajan, C. K. Shepherd, D. M. Brandelik, et al. // Chemistry of Materials. 2003. - Vol. 15, No. 12. - P. 24772484.

35. Wavelength flipping in laser emission driven by a switchable holographic grating / D. E. Lucchetta, L. Criante, O. Francescangeli, F. Simoni // Applied Physics Letters. 2004. - Vol. 84, No. 6. - P. 837-839.

36. Holographic scattering in photopolymer-dispersed liquid crystals/ M. A. Ellabban, M. Fally, H. Urvsivc, I. Drevensek-Olenik // Applied Physics Letters. -2005. Vol. 87, No. 15.-3 pages.

37. Effect of electric field and temperature on holographic scattering from holographic polymer-dispersed liquid crystals / M. A. Ellabban, I. Drevensek-Olenik, M. Fally, H. Ursine // Optical Materials. -2007. Vol. 29, No. 11. - P. 1416-1422.

38. Optical birefringence and anisotropic scattering in aery late based holographic polymer dispersed liquid crystals / S. Harbour, J. V. Kelly, T. Galstian, J. T. Sheridan // Optics Communications. 2007. - Vol. 278, No. 1. - P. 28-33.

39. Richard L. Sutherland. Polarization and switching properties of holographic polymer-dispersed liquid-crystal grating. II. Experimental investigations // JOSA B. -2002. -Vol. 19, №12. P. 3004-3012.

40. DenisovA. Resonant gratings in planar Grandjean cholesteric composite liquid crystals / A. Denisov, Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye // Applied optics. -2007. Vol. 46, No. 87. - P. 6660-6667.

41. GorkhaliP.S. Switchable quasi- crystal structures with five-, seven-, and ninefold symmetries / Suraj P. Gorkhali, J. Qi, G.P. Crawford // J. Opt. Soc. Am. B. -2006. Vol. 28, No. 1. - P. 149-158.

42. Polymer-dispersed liquid-crystal voltage sensor/ E. Scherschener, C.D. Perciante, E.A. Dalchiele and act.// Applied Optics. 2006.- Vol.45, No. 15. -P. 3482-3488.

43. Trithiocarbonate-mediated free-radical photopolymerization: improved uniformity in hologram recording / L.J. Tucker, M.B. Sponsler // Applied Optics. Vol. 45, No. 27.-P. 6973-6976.

44. Tunable face-centered-cubic photonic crystal formed in holographic polymer dispersed liquid crystals / M.J. Escuti, J. Qi, G.P. Crawford // Optics Letters. -2003. Vol.28, No.7. - P. 522-524.

45. Switchable gratings by spatially periodic alignment of liquid crystals via patterned photopolymerization / J. Zhou, D.M. Collard, M. Srinivasarao // Optics Letters. 2006. - Vol. 31, No. 5. - P. 652-654.

46. Variable-wavelength switchable Bragg gratings formed in polymer-dispersed liquid crystals / C.C. Bowley, P.A. Kossyrev, G.P. Crawford // Applied physics letters. 2001. - Vol.79, No.l. - P. 9-11.

47. Evolution of anisotropic reflection gratings formed in holographic polymer-dispersed liquid crystals / R.L. Sutherland, V.P. Tondiglia, L.V. Natarajan // Applied physics letters. 2001. - Vol.79, No. 10. - P. 1420-1422.

48. Model for the photoinduced formation of diffraction gratings in liquid-crystalline composite materials / A. Veltri, R Caputo, C. Umeton // Applied physics letters. 2001. - Vol.84, No. 18. - P. 3492-3494.

49. Highly efficient liquid crystal based diffraction grating induced by polarization holograms at the aligning surfaces / C. Provenzano, P. Pagliusi, G. Cipparrone // Applied physics letters. 2006. - Vol.89, 121105. - P. 1-3.

50. Effect of liquid crystal concentration on the lasing properties of dye-doped holographic polymer-dispersed liquid crystal transmission gratings / Y. J. Liu and X. W. Sun,H. I. Elim and W. Ji // Applied physics letters. 2007. - Vol.90, 011109. - P. 1-3.

51. Multistage optical memory of a liquid crystal diffraction grating in a single beam rewriting scheme // Eunje Jang, Hak-Rin Kim, Yu-Jin Na, Sin-Doo Lee // Applied physics letters. 2007. - Vol.91, 071109. - P. 1-3.

52. Holographic Bragg grating generation in photorefractive polymer-dissolved liquid-crystal composites // H. Ono, T. Kawamura, N. Mocam Frias, K. Kitamura // Journal of applied physics. 2000. - Vol.88, No.7. - P. 3853-3858.

53. Characterization of holographic polymer dispersed liquid crystal transmission gratings // M. Jazbinsek, I. Drevensek Olenik, M. Zgonik, A.K. Fontecchio, G.P. Crawford // Journal of applied physics. 2001. - Vol.90, No.8. -P. 38313-3837.

54. Photorefractive liquid crystal-polymer dispersion with different morphology // H. Ono, H. Shimokawa, A. Emoto // Journal of applied physics. -2003. Vol.94, No.l. - P. 23-30.

55. Nonlocal photopolymerization effect in the formation of reflective holographic polymer-dispersed liquid crystals // J. Q, L. Li, M. De Sarkar, G.P. Crawford // Journal of applied physics. 2004. - Vol.96, No.5. - P. 2443-2450.

56. Electrically switchable holographic parabolic mirrors / M.L. Ermold, A.K. Fontecchio // Journal of applied physics. 2006. - Vol.99, 093111. - P. 1-5.

57. Effects of anchoring strength on diffraction properties of liquid crystal phase gratings formed on photoalignment polymer films / H. Ono, S. Oikawa, N. Kawatsuki // Journal of applied physics. 2008. - Vol.101, 123523. - P. 1-7.

58. Determination of liquid crystal orientation in holographic polymer dispersed liquid crystals by linear and nonlinear optics // M. Yemtsova, A. Kirilyuk, A. F. van Etteger, Th. Rasing// Journal of applied physics.- 2008.- Vol.104, 073115.-P. \-4.

59. Polymer-dispersed liquid crystal structure for variable optical attenuator application / H. Ramanitra, P. Chanclou, L. Dupont, B. Vinouze // Optical Engineering. 2004. - Vol. 43, No. 6. - P. 1445-1453.

60. Holographic polymer-dispersed liquid crystals in display applications/ R.L. Sutherland, L.V. Natarajan, V.P. Tondiglia, T.J. Bunning // Proc. of SPIE. -2003. Vol. 5003. - P. 35^13.

61. Holographic PDLCs for optical beam modulation, deflection, and dynamic filter applications / L.V. Natarajan, R.L. Sutherland, T.J. Bunning, V.P. Tondiglia // Proc. of SPIE. 1998. - Vol. 3292. - P. 44-51.

62. The physics of photopolymer-liquid crystal composite holographic gratings / R.L. Sutherland, L.V. Natarajan, V.P. Tondiglia, T.J. Bunnin // Proc. of SPIE. 1996. - Vol. 2689. - P. 158-169.

63. Liquid crystals dispersed in thermosetting polymer matrices: molecular, morphological and thermo-optical analysis / M. Abbate, P. Mormile, P. Musto, L. Petti, G. Ragosta, P. Villano // Proc. of SPIE. 1997. - Vol.3147. - P. 204-210.

64. New generalized model based on Onsager's transport equations for describing PDLC's morphology / V. Rächet, P. Feneyrou, P.Le Barny, B. Loiseaux, J.P. Huignard // Proc. of SPIE. 2004. - Vol.5518. - P. 211-219.

65. Optimization of Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystals Using Siloxane-containing Materials / Y.H. Cho, N. Kim, Y. Kawakami // Proc. of SPIE. -2005. Vol.5636. - P. 475^182.

66. Electro-optical properties of an epoxy-based Polymer Dispersed Liquid Crystals / P. Mormile, L. Petti, M. Abbate, P. Musto, G. Ragosta, W.J. Blaw // Proc. of SPIE. 1999. - Vol.3896. - P. 705-711.

67. Influence of Morphology on the Lasing Behavior of Pyrromethene 597 in a Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal Reflection Grating / R. Jakubiak,

68. D.P. Brown Lalgudi, V.Natarajan and al.// Proc. of SPIE.- 2006.- Vol.6322, No. 63220A. P. 1-7.

69. Design of H-PDLC Grating Array chopper applied in frequency division multiplexed integrated confocal microscopy / K. Wen, J. Zheng, G. Sun, D. Liu and al. // Proc. of SPIE. 2009. - Vol. 7506. - P. 1-9.

70. Flexible Bistable Smectic-A Polymer Dispersed Liquid Crystal Display/

71. E.A. Ьиёуиё ktanir, M. Mitrokhinl, B.Holter, A. Glushchenko, J.L. west// Japanese Journal of Applied Physics. 2006- Vol. 45, No.5A. - P. 4146-4151.

72. Smart glass Электронный ресурс. // Сайт бесплатной энциклопедии. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Smartglass (дата обращения 20.07.11).

73. Shriyan S.K. Analysis of effects of oxidized multiwalled carbon nanotubes on electro-optic polymer/liquid crystal thin film gratings / S.K. Shriyan, A.K. Fontecchio // Optics express. 2010. - Vol. 18, No. 24. - P. 24842-24852.

74. Васильев E.B. Физико-химические процессы импульсной голографической записи в фотополимерном материале: дис. кан. хим. наук: защищена 02.06.2006: утв. 13.10.2006 / Васильев Евгений Владимирович, Новосибирск, 2006. 159 с.