Ориентационная оптическая нелинейность, индуцированная полимерами и красителями в нематических жидких кристаллах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П.Н. ЛЕБЕДЕВА

На правах рукописи УДК [¡¡35:530.182] :532.783

Смаев Михаил Петрович

ОРИЕНГАЦИОННАЯ ОПТИЧЕСКАЯ НЕЛИНЕЙНОСТЬ, ИНДУЦИРОВАННАЯ ПОЛИМЕРАМИ И КРАСИТЕЛЯМИ В НЕМАТИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

Специальность 01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

Работа выполнгна в Физическом институте им. П.Н. Лебедева Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Очкин Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических на)тс,

Яблонский Сергей Валерьевич кандидат физико-математических наук, Чайков Леонид Леонидович

Ведущая организация:

Физический факультет

Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова .

Защита диссертации состоится «25» декабря 2036 года в /Х-* часов на заседании Диссертационного совета К002.023.02 при Физическом инститрте им. П.Н. Лебедева РАН по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического института им. П.Н. Лебедева РАН

Автореферат разосл ан «<33 » И-О^-^р^ 2006 года Ученый секретарь

Диссертационного совета К002.023.02, доктор физико-математических наук

(у^^--В.А. Чуенков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Немптическ ие жидкие кристаллы (НЖК) весьма восприимчивы к внешним воздействиям. Так, световая волна, проходя через НЖК, может вызывать переориентацию директора (единичного вектора, характеризующего направление оптической оси) Поворот директора изменяет показатель преломления необыкновенной волны. Проявляющиеся при этом нелинейности называются ориента-ционкыми.

Переориентация молекул в объеме прозрачных НЖК, вызвана прямым силовым воздействием светового поля на диполи, индуцированные этим же полем. Соответствующая "гигантская" ориентационная оптическая нелинейность на девять порядков превышает керровскую нелинейность обычных жидкостей. В прозрачных НЖК директор всегда поворачивается параллельно световому полю и; соответственно, показатель преломления возрастает.

Добавление в пематичеекую матрицу небольшого количества (- 1% по весу) молекул красителей значительно повышает эффективность ориентационного воздействия света на НЖК (нелинейность может возрастать еще на два порядка). При этом директор может поворачиваться как параллельно световому полю, так и перпендикулярмо к: нему (в последнем случае показатель преломления уменьшается). Физические механизмы, ответственные за переориентацию директора поглощающих НЖК являются в настоящее время предметом исследований.

Ориентационные нелинейности позволяют наблюдать и исследовать разнообразные эффекты (например, аберрационное самовоздействне световых пучков, обращение волнового фронта, формирование и взаимодействие оптических со-литонов, возникновение периодических и стохастических колебаний поля директора, оптические бистабильности и т.д.) при весьма малы?; значениях плотности мощности световой волны.

В настоящее время неясно, насколько большой может быть ориентационная оптическая нелинейность поглощающих жидкокристаллических систем. В связи с этим представляется актуальным поиск и исследование ориентационных нели-нейностей новых поглощающих жидкокристаллических систем.

До сих пор эта нелинейность исследовалась только для нематических матриц, легированных молекулами низкомолекулярных красителей. Весьма интересными объектами для исследования ориентационной нелинейности являются смеси НЖК с высокомолекулярными соединениями. Молекулы полимеров по ряду свойств (коэффициенты вращательной диффузии, пространственная локализация поглощающих фрагментов), существенно отличаются от молекул низкомолекулярных красителей, что может существенно повлиять на величину момента вращающего директор.

Большие нелинейности поглощающих НЖК позволяют, в частности, исследовать нелинейнооптические явления в широких пучках (этого сложно добиться в прозрачных матрицах, так как требуются слишком большие плотности мощности). Данное обстоятельство является существенным, поскольку пространственная ограниченность светового пучка сильно влияет на его взаимодействие с полем директора НЖК (например, поперечный размер светового пучка изменяет пороговое электрическое поле светоинд^щированного перехода Фредерикса и характер деформации поля директора).

Цели диссертационной работы

• Поиск и изучение новых композитных поглощающих жидкокристаллических систем, обнаруживающих ориентационную оптическую нелинейность.

• Исследование ориентационного взаимодействия широких световых пучков с НЖК в присутствии внешнего электриче ского поля.

Научная новизна работы

• Впервые исследовано ориентационное взаимодействие света с поглощающими жидкокристаллическими системами с примесью поглощающих полимеров и обнаружена индуцированная ими ориентационная нелинейность.

• Обнаружен и исследован новый тип ориентационных фазовых переходов первого рода, возникающих при изменении мощности светового пучка, проходящего через планарно ориентированный НЖК, находящийся под воздействием пространственно однородного низкочастотного поля. Разработана теоретическая модель, описывающая взаимодействие светового пучка с НЖК, в присутствии низкочастотного электрического поля

Практическая ценность работы

Обнаруженная и исследованная и настоящей работе светоиндуцированная переориентация директора в нематичсских жидких кристаллах с примесью полимеров приводит к чрезвычайно высоким оптическим нелинейностям (нелинейная восприимчивость %(3) - 1 см3/;>рг). Полученные результаты могут бьггь полезны для фундаментальных исследований воздействия света на вещество и, в частности, на биологические ткани. Результаты работы могут быть использованы в схемах оптической модуляции и для исследования нелинейных волновых явлений.

Защищаемые положения:

1. Наблюдение и исследование ориентационной оптической нелинейности, индуцированной в нематической фазе жидких кристаллов примесями полимеров.

2. Величина ориентационной нелинейности, индуцируемой в нематической матрице гребнеобразным полимером, содержащим поглощающие азофрагменты, существенно больше, чем величина нелинейности, индуцируемой азокрасите-лем, являющимся аналогом азофрагмеита полимера. При определенных геомет-

5

риях взаимодействия светового поля и директора НЖК знаки светоиндуциро-ванного изменения показателя преломления для этих жидкокристаллических систем различны.

3. В планарно ориентированном нематическом жидком кристалл«, находящемся под воздействием однородного низкочастотного поля наблюдаются ори-ентационным фазовые переходы первого рода при изменении мощности наклонно падающего светового пучка.

4. Теоретическая модель взаимодействия планарно ориентированного нема-тического жидкого кристалла с наклонно падающим световым пузком и однородным низкочастотным полем.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 . печатных работ, список которых приводится в конце автореферата.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на Научной сессии МИ-ФИ-2003 (Москва, 2003 г.), Высшей лазерной школе "Современные проблемы лазерной физики" (Московская область, 2004 г.), 10-й Международной конференции по нелинейной оптике жидких и фоторефраьстивных кристаллов (Алушта, Украина, 2004 г.), Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Санкт-Петербург, 2005 г.), 11-й Международной конференции по оптике жидких кристаллов (Клеарвотер, Флорида, США, 2005 г.), 6-й Международной конференции "Лазерная физика и оптические технологии" (Гродно, Республика Беларусь, 2006 г.).

Материал диссертации докладывался и обсуждался на семинарах Отдела оптики низкотемпературной плазмы и Отдела люминесценции ФИАН.

Структура :и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 139 наименований. Общий объем работы составляет 114 страниц, включающих 39 рисунков и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели, научная новизна и практическая ценность работы, изложены основные положения, которые выносятся на защиту, описана структура работы.

В первой главе диссертации представлен обзор работ о взаимодействии НЖК со световыми и низкочастотными полями. Глава состоит из четырех параграфов и резюме.

В первом параграфе описываются основные типы жидких кристаллов, их свойства, а также особенности взаимодействия с низкочастотными электрическим и магнитным полями.

Во втором параграфе представлены свойства ориентационной оптической нелинейности прэзрачных НЖК при облучении их поляризованным светом. Эта нелинейность обусловлена вращающим моментом, действующим со стороны электрического поля световой волны

|2

8я

Г^=ММ_(пе)[п><е],

где Ае — анизо!ропня диэлектрической проницаемости на световой частоте (Ае > 0), А и е - комплексная амплитуда и вектор поляризации световой волны, соответстаенно, и - д иректор НЖК.

В третьем параграфе рассматривается светоиндуцированная ориентацион-ная нелинейность нематических жидких кристаллов, возникающая при добавлении к ним поглощающих свет добавок. Приведен обзор работ посвященных ме-

ханизмам переориентации директора в поглощающих жидкокристаллических системах.

Момент сил ГаЬБ, поворачивающий директор поглощающих жидкокристаллических систем, определяется выражением

ГаЬ5 = — (пе)[пх е],

аГС

отличающемся от выражения для прозрг.чного НЖК только заменой истинной оптической анизотропии Де на параметр Ае^. Параметр АесП может быть как положительным (это соответствует увеличению показателя преломления необыкновенной волны (положительная нелинейность)), так и отрицательным (при этом показатель преломления уменьшается (отрицательная нелинейность)).

Четвертый параграф посвящен обзору нелинейнооптических эффектов, которые можно наблюдать благодаря оригнтационной нелинейности НЖК, в частности, описаны явления оптической бистабильности поля директора. Кроме того, описываются возможные применения ориентационной нелинейности.

Во второй главе диссертации описываются используемые экспериментальные методы исследования ориентацквнной нелинейности НЖК и свойства жидкокристаллических образцов. Глава состоит из четырех параграфов и резюме.

В первом параграфе представлена экспериментальная методика исследования взаимодействия света с НЖК, основанная на аберрационном самовоздействии световых пучков. Она предполагает изучение свойств кольцевой аберрационной картины, возникающей при прохождении светового пучка через объём нематика. По временам развития и релаксации кольцевой картины можно отличить ориентационную нелинейность НЖК от тепловой, по числу колец — определить угол светоиндуцированного поворота директора, по характеру трансформации аберрационной картины при поперечном сдвиге кюветы относительно пучка — определить направление поворота директора (знак нелинейности).

Во втором параграфе рассмотрены способы определения фактора увеличения нелинейности (Г| = АгсП/Ае) в сл>чаях положительной и отрицательной не-линейностей. В качестве критерия эффективности индуцирования ориентацион-ной оптической нелинейности поглощающими добавками предлагается использовать параметр rio = лЯац + 2aj_), где схц и а± - коэффициенты поглощения необыкновенной и обыкновенной волн.

В третьем параграфе описана экспериментальная установка. Световой пучок лазера непрерывного излучения фокусировался в НЖК длиннофокусной линзой. Плоскость жидкокристаллического слоя была вертикальна, невозмущенный директор По лежал в горизонтальной плоскости. На экране, помещенном за кристаллом, наблюдалась система аберрационных колец, возникавшая вследствие светоинду-цированной переориентации директора. Для поворота плоскости поляризации светового пучка использовался двойной ромб Френеля. Угол падения света на кристалл а мог изменяться вращением юовиты с НЖК вокруг вертикальной оси. Низкочастотное электрическое поле прикладывалось к электродам из ITO или Sn02, нанесенным на внутренние стенки плоской кюветы, в которой находился жидкий кристалл.

В четвертом параграфе содержится характеристика исследованных в настоящей работе нематических жидких кристаллов ЖКМ - 1277, ЖКМ — 1282, 5ЦБ. Приводятся свойства используемых поглощающих добавок:

• л-сопряженного полимера MEH-PFV;

• гребнеобразного полимера П11, содержащего в качестве боковых фрагментов мезогенные молекулы и молекулы азосоединений;

• азосоединения CAZO, аналогичного по строению азофрагментам гребнеобразного полимера П11;

• азокрасителяКД-1.

Третья глава диссертации посвящена исследованиям взаимодействия света с нематической матрицей, содержащей примесь полимера MEH-PPV. Глава состоит из двух параграфов и резюме.

В первом параграфе описаны результаты экспериментального исследования ориентациоиной оптической нелинейности кристаллов, легированных молекулами МЕИ-РРУ.

Времена развития и релаксации аберрационной картины, наблюдавшейся при облучении как: гомеотропного, так и планарного образцов, характерны для ориентационных процессов. Поведение аберрационной картины при повороте плоскости поляризации (схлопывание колец при переходе от необыкновенной волны к обыкновенной) и во внешнем низкочастотном поле (подавление нелинейности в случае гомеотропного кристалла и немонотонная зависимость N от и для планарного) также доказывают ориентационную природу нелинейности. Зависимость стационарного числа аберрационных колец N от мощности светового пучка Р представлена на рис. 1.

20 16 12 8 4 О

N

Р, мВт

Рис. 1. Экспериментальные зависимости числа аберрационных колец самодефокусировки N от мощности светового пучка Р для гомеэтропного (кривая 1) и планарного (кривая 2, а = + 50° (V) и - 50° (Y)} образцов 5ЦБ + 0.16% MEH-PPV (к = 515 нм).

Определение знака нелинейности (для обоих образцов) выявило отрицательную нелинейность в сине-зеленой области спектра и поло;кителы гую нелинейность на красной линии X = 647 нм. Из сравнения результатов, полученных при наклонном падении света (К = 515 нм) на чистую гомеотропно ориентированную матрицу и Планерную матрицу, легированную молекулами MEH-PPV, была оценена эффективность ориентирующего воздействия свста. Параметр Г|а,

характеризующий эту эффективность, для НЖК 5ЦБ + 0.16% МЕН-РРУ составляет ~ 0.5.

Второй параграф посвящен обсуждению экспериментальных результатов.

Отрицательная нелинейность в сине-зеленой области спектра доказывает вклад МЕН-РР\' в процессы, приводящие к переориентации директора. На красной линии возбуждения полимера не происходило, и наблюдавшаяся положительная нелинейность соответствует переориентации директора по механизму, характерному для прозрачных НЖК.

Тот факт, что при облучении планарного НЖК наблюдается большее число колец, Ч1?м для гомеотропного (рис. 1) объясняется тем, что в первом случае (пленарный кристалл) возможный угол переориентации директора больше, чем соответствующий угол переориентации в случае гомеотропного образца.

По данным, полученным из исследования дихроизма поглощения (ац = 70 см"1 и а.1 = 45 см"1), проведена оценка упорядоченности полимерных сегментов нематической матрицей. Установлено, что параметр порядка поглощающих сегментов невелик (Ба ~ 0.15), что благоприятно для образования ориентационно-несимметричного распределения возбуждения полимерных фрагментов и, следовательно, для проявления ориентационных эффектов.

В четвертой главе диссертации исследуются нелиней нооптические свойства НЖК, содержащих примеси гребнеобразного полимера или азосоединения, являющегося аналогом поглощающих азофрагментов полимера. Глава состоит из четырех параграфов и резюме.

В первом параграфе приводятся результаты исследований переориентации директора плангрно ориентированной нематической матрицы ЖКМ-1277, легированной гребнеобразным полимером П11. Полимер содержал боковые фрагменты двух типов — цианобифенильные фрагменты и азофрагменты (содержащие двойную связь -Н=1Ч-). Присутствие цианобифенильных фрагментов обеспечивало хорошую растворимость полимера в нематической матрице. Поглощающие свет азофрагменгы должны были индуцировать ориентационные нелинейности.

Эксперимент показал что, как и в случае МЕН-РРУ, добавление П11 к не-матической матрице, приводит к возникновению отрицательной нелинейности, ориентационную природу которой доказывают времена формирования и релаксации аберрационной картины, а также её поведение при повороте плоскости поляризации падающего излучения и при приложении внешнего низкочастотного электрического поля.

40^

30 20 10

N

' ' ! V Ч

37 Ч 2

Л»

Р, мВт

1 2 3 4 5

Рис. 2. Зависимость числа аберрационных колец самодефокусировки N от мощности светового пучка Р. Планарный образец ЖКМ - 1277 + 0.:5% П11 (к = 473 ни; (1) - а = 0°, (2) - а = 20°, (5) - а = 40°).

Зависимость числа аберрационных колец от мощности светового пучка представлена на рис. 2. Наблюдаемые закономерности (пороговый характер переориентации диригтора при нормальном падении света и насыщение переориентации) характерны для светоиндуцированного перехода Фредерикса.

При повороте ]хпоскости поляризации (от необыкновенной волны к обыкновенной) происходило схлопывание аберрационной картины. Приложение внешнего низкочастотного электрического поля сначала увеличивало N до некоторого пикового значения Ити, а потом схлопывало аберрационную картину (рис. За).

Исследование спектральной зависимости пороговой мощности перехода Фредерикса Ри, показало, что с увеличением длины волны излучения (ог X = 458 нм до X - 532 нм) происходит уменьшение Р^. Этот результат хорошо согласуется со спектром псглощения полимера. Изменение концентрации молекул П11,

также приводило к изменению РЛ. Например, уменьшение концентрации полимера с 0.5% до 0.1 % приводит к увеличению пороговой мощности в 4 раза.

40 30 20 10 о

N

(а)

N

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 U.B

3 2 1 О

[

-1

(б) /Л

А,АА

U, В

,0

0,5

-ф-г-

1.5

Рис. 3. Зависимости числа N аберрационных колец самодефокусировки (Т) и самофокусировки (А) от низкочастотного (v = 3 кГц) напряжения U для планарно ориентированных образцов (а) ЖКМ — 1277 + 0.5% П11 и (б) ЖКМ - 1277 + 0.3% CAZO Q. = 473 нм, Р = 1 мВт, а = - 40°). На рис. (б) числу колец самодефокусирорки приписан отрицательный знак.

Для измерения времен релаксации директора с помощью видеокамеры, подключенной к ПК, регистрировалась врем енная зависимость интенсивности I(t) зондирующего светового пучка, прошедшего через НЖК, помещенный между скрещенными поляризаторами (каждый из которых пропускал свет, поляризованный под углом 45° к плоскости переориентации директора). Было установлено, что добавление к чистому НЖК полимера П11 приводит к увеличению вращательной вязкости, однако, это увеличение незначительно, в 1.1 и 1.26 раз для концентраций полимера 0.1% и 0.5%, соответственно.

Исследования переориентации директора гомеотропных кристаллов, легированных гребнеобразным полимером показали, что, как и для планарных образцов, добавление П11 индуцирует отрицательную ориентационную нелинейность. Увеличение концентрации полимера и уменьшение длины волны падающего света приводит к увеличению нелинейности. Приложение низкочастотного поля подавляет ориентационную нелинейность (восстанавливается исходная го-меотропная ориентация образца).

В этом же параграфе проведено сравнение нелинейностей, обусловленных присутствием ПИ, с нелинейностями, полученными ранее для других композитных систем. Анализ показал, что эффективность ориентирующего воздействия полимера П11 отнесенная к поглощению (например, на длине волны А. = 473 нм для кристалла ЖКМ-1277 + 0.1% ПИ величина параметра г\а = - 2.3), превышает известные из литературы значения для низкомолекулярных красителей.

Во втором параграфе исследована ориентационная нелинейность, индуцируемая азомолекулами CAZO, аналогичными по строению поглощающим азоф-рагментам полимера П11. Обнаружено, что в гомеотропном образце азомолеку-лы индуцируют отрицательную нелинейность, величина которой на порядок меньше чем величина нелинейности, обусловленная наличием молекул П11. Однако добавление CAZO в пленарный кристалл приводит к возникновению положительной нелинейности (что принципиально отличается от результатов с полимером П11).

Зависимости самовоздействия света в планарном образце, содержащем CAZO, от его поляризации и внешнего напряжения также принципиально отличаются от зависимостей для нематической матрицы с добавкой полимера. В обоих случаях — и при изменении угла поворота плоскости поляризации и при изменении напряжения (рис. 36) происходила смена зйака самовоздейсгвия с положительного на отрицательный.

В третьем параграфе анализируются экспериментальные результаты для НЖК с примесями полимера и с примесями свободных азомолекул.

Наблюдавшаяся знакопеременность нелинейности НЖК. при добавлении молекул CAZO полностью аналогична знакопеременности жидкокристаллических систем, содержащих низкомолекулярные азокрасители, и объясняется фотоизомеризацией молекул CAZO.

Объяснение различия в величинах нелинейностей, индуцируемых присутствием П11 и CAZO, приведенное в настоящей работе, основано tía различие в симметрии расположения молекул нематической матрицы по отношению к сво-14

бодному и к связанному азофрагментам - в первом случае молекулы матрицы окружают азофрагмент со всех сторон, а во втором случае этому мешает развязка, соединяющая азофрагмент с алкилыюй цепью.

В пятой главе диссертации исследованы ориентационные фазовые переходы в планарном НЖК под действием наклонно падающего ограниченн&го светового пучка и низкочастотного электрического поля, перпендикулярного подложкам кристалла. Глава состоит из чегырех параграфов и резюме.

В первом параграфе качественна обсуждается возникновение ориентаци-онных фазовых переходов первого рода при одновременном воздействии на планарный кристалл светового и низкочастотного электрических полей. Причинами этих переходов являются пространственная ограниченность светового пучка и наклонное падение света на кристалл.

В планарном НЖК под действием внешнего низкочастотного электрического поля реализуется одно из двух возможных состояний поля директора (поворот директора, к полю может происходить либо по, либо против часовой стрелки). Воздействие наклонно падающего светового пучка позволяет, при увеличении его мощности, осуществлять переключение между этими состояниями поля директора. Пространственная ограниченность светового пучка обуславливает обратное переключение, происходящее при уменьшении мощности пучка. При этом мощность, при которой происходит обратное переключение, зависит от ширины пучка. Соответственно, рассматриваемые светоиндуцированные переходы будут характеризоваться бистабипьностью поля директора.

Аналогичные явления (переходы первого рода и бистабильность поля директора) можно наблюдать и при изменении низкочастотного напряжения (при постоянной мощности световой волны]'.

Во втором параграфе приведены результаты экспериментальных исследований: нового типа ориентационных фазовых переходов, возникающих при изменении мощности светового пучка (при постоянной величине прикладываемого к кристаллу низкочастотного напряжения). В экспериментах использовалась

планарно ориентированная нематическая матрица ЖКМ-12Я2, легированная диазокрасителем КД-1 (0.025% по весу). Выбор легирующей добавки обусловлен тем, что положительная ориентационная нелинейность НЖК с КД-1 более чем на порядок превышает нелинейность нелегированной матрицы, (а) (б)

30 20 10 0

N

Р, мВт

3020100

N

Ж Ж Ж

5?+

-I I и^

О

8

—I— 12

Р, мВт

-г 16

Рис. 4. Зависимость числа аберрационных колец самофокусировки в световом пучке, прошедшем планарный образец ЖКМ-1282 + 0.С25% КД-1 (X = 532 нм, а = 52°), полученная при увеличении (+) и уменьшении (х) мощности пучка; а) Д = 0 см, и = 1.45 В; б) Д = 16 см, и = 1.45 В, сплошная линия — теоретический расчет.

На рис. 4 приведены характерные зависимости числа г.беррацконкых колец N от мощности световой волны Р. Эксперименты показали, что ширина области бистабильности зависит от поперечных размеров светового пучка. Например, при напряжении и = 1-45 В сдвиг кюветы из фокуса (рис. 4а) в расходящийся пучок на расстояние Д = 16 см (рис. 46) приводит к увеличению области бистабильности от 1 мВт до 8 мВт.

При постоянной ширине светового пучка величина области бистабильности возрастает при увеличении прикладываемого к кристаллу напряжения. Так, при А = 16 см увеличение напряжения от и = 1.2 В до и = 1.45 В ведет к увеличению области бистабильности с 1 мВт до 8 мВт. Уменьшение прикладываемого к кристаллу напряжения приводит к исчезновению бистабильности (при Д = 16 см бистабильность исчезала при и = 1.1 В).

В третьем параграфе описываются результаты экспериментальных исследований фазовых переходов, возникающих при изменении .величины низкочастотного напряжения (при постоянной мощности световой волны).

Увеличение напряжения и ведет к росту числа аберрационных колец N. При достижении некоторого значения ин ~ 1.5 В аберрационная картина схло-пывается (на экране наблюдается лишь пятно от прошедшего НЖК пучка). При уменьшении и кольцевая картина возникает вновь, и при некотором значении напряжения Ц^ (Цц ~ 1.3 — 1.4 В) количество колец скачком возрастает до того значения, которое уже наблюдалось при данном и.

Исследования показали, что увеличение поперечных размеров пучка (сдвиг кюветы из фокуса в расходящийся пучок) и увеличение мощности световой волны приводят к увеличению области бистабильности.

В четвертое параграфе приведена теоретическая модель ориентационных фазовых переходов первого рода. .

Из условия равновесия действующих на директор моментов сил, ограничиваясь первыми пространственными гармониками функций, описывающих поворот дирестора, к: учитывая поперечную неоднородность поля директора, было получено уравнение для временного изменения угла л|/т поворота директора на оси пучка:

■ У. +ас1;г1(2ут)-лн-ё(\|/1П-ут), - (1)

где Н=-|Р-Р8т2ре Р = 1|(2ут)со$2Р + Е1(2\|/т)5т2Р.

11 = 1, (4\р т )со54(3 + Е, (4\|/ т )$ш4Р, 5С| - безразмерный квадрат приложенного к НЖК низкочастотного напряжения, г| - безразмерная плотность мощности световой волны на оси светового пучка, % — параметр, характеризующий ширину пучка, 1,(х) и Е|(х) — функции Бесселя и Вебера первого порядка, Р — угол преломления световой волны падающей на НЖК, рс - критический угол, - угол поворота директора на периферии пучка.

Был проведен анализ стационарных решений уравнения (1) i|/m от параметров Т] и Sei. Показано, эти решения в зависимости от величины параметра g могут иметь бистабильные решения, причем g, соответствующему более широкому световому пучку соответствуют более широкие области бистабильности (в предельном случае плоской волны обратный: переход отсутствовал вследствие отсутствия поперечной неоднородности паы директора). При изменении Г| (или 5С|) и постоянном значении Sei (t)), большему значению 5d (г|) соответствовала более широкая область бистабильности, что согласуется с экспериментальными закономерностями.

Теоретическая зависимость числа абгррационных колец от мощности светового пучка, полученная в рамках предложенной модели, представлена на рис. 46 сплошной линией. Видно, что теоретическая модель хорошо описывает основные экспериментальные закономерности.

В заключении сформулированы выводы диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые наблюдалась ориентационная оптическая нелинейность, индуцированная в нематической фазе жидких кристаллов примесями полимеров. Установлено, что в нематических матрицах с примесью сопряженного полимера MEH-PPV или гребнеобразного полимера П11 (содержащего боковые цианобифенильные и азофрагменты) под действием света директор п, в отличие от прозрачных нематических матриц, поворачивается перпендикулярно световому полю.

2. Для нематического жидкого кристалла ЖКМ-1277 + 0.1% П11 величина ориентационной оптической нелинейности (Я. = 473 нм) в 30 раз больше, чем для чистой нематической матрицы. Величина фактора усиления ориентационной оптической нелинейности для нематического жидкого кристалла с примесью гребнеобразного полимера, отнесенная к сумме коэффициентов

поглощения (оц + 20l), превышает известные из литературы значения для нематических матриц с примесью низкомолекулярных красителей.

3. Исследована ориентационная нелинейность нематических жидких кристаллов с примесью свободных' (не присоединенных к полимерной цепочке) азомолекул, аналогичных по строению азофрагментам полимера. Её величина на порядок меньше, чем нелинейность, индуцированная полимером. При определенных геометриях взаимодействия светового поля и директора связывание азофрагмеитов с полимерной цепочкой изменяет знак нелинейности. Показано, что возрастание нелинейности при присоединении азомолекул к полимерной цепочке можао объяснить изменением геометрии расположения молекул матрицы относительно азофрагментов.

4. Исследован новый тип обратимых ориентационных переходов первого рода в планарно ориентированном немг.тическом жидком кристалле, находящемся под воздействием низкочастотного электрического поля, перпендикулярного поверхностям кристалла, и наклонно падающего ограниченного светового пучка. Показано, что та1ше переходы наблюдаются не только при изменении низкочастотного напряжения U (при постоянной мощности светового пучка Р), но и при изменении мощности светового пучка Р (U = const). Установлено, что ширины соответствующих областей бистабильно-сти возрастают при увеличении напряжения U, мощности Р, и ширины светового пучка. Полученные значения ширины области бистабильности значительно (~ на порядок) превышают величины, характерные для ориентационных обратимых переходов при нормальном падении световой волны.

5. Разработана теоретическая модель ориентационных Переходов, которая объясняет основные экспериментальные закономерности. Показано, что обратимое переключение между различными состояниями поля директора при ориентационных переходах обусло влено взаимной ориентацией светового и низкочастотного полей, а также пространственной ограниченностью светового пучка.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТ АЦИИ

1. Золотько А.С., Смаев М.П., Китаева В.Ф., Барник М.И. Бистабильность поля директора нематического жидкого кристалла в низкочастотном электрическом и пространственно ограниченном световом полях // Краткие сообщения по физике ФИАН, 2004, № 3, с. 7-15.

2. Золотько А.С., Смаев М.П., Китаева В.Ф., Барник М.И. Обратимые ориента-ционные переходы первого рода, индуцированные в немап'.ическом жидком кристалле пространственно ограниченным световым пучком и низкочастотным электрическим полем II Квантовая электроника, 2С04, т. 34, № 12, с. 1151-1156.

Зт Zolot'ko A.S., Averyushkin A.S., Kitaeva V.F., Lobanov A.N., Ochkin V.N., Smayev M.P., Vitukhnovsky A.G., Bamik M.I. Light-induced director reorientation in NLC doped with high-molecular polymer II 10th International Conference on Nonlinear Optics of Liquid and Photorefractive Crystals. Alushta. Ukraine. Abstracts, 2004, p. 32; Proc. SPIE, 2005, v. 6023, art. no. 602304.

4. Zolot'ko A.S., Averyushkin A.S., Kitaeva V.R, Lobanov A.N., Ochkin V.N., Smayev M.P., Vitukhnovsky A.G., Barnik M. I. Orientationc l light interaction with neniatic liquid crystal doped with MEH-PPV polymer t! Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2006, v. 451, pp. 41-52.

5. Будаговский И.А., Золотько A.C., Люханов Н.И., Очкин В.Н., Смаев М.П., Бобровский А..Ю., Шибаев В.П., Барник М.И. Взаимодыствие света с жидкокристаллической системой НЖК — гребнеобразный полимер. — М., 2006. - 36 с. (препринт ФИАН № 22).

6. Будаговский И.А., Золотько А.С., Люханов Н.И., Очкин Е!.Н., Смаев М.П., Бобровский А Ю., Шибаев В.П., Барник М.И. Нелинейно-оптические свойства жидких кристаллов допированных гребнеобразным полимером с азо-бензольными мезо'генными группами И Жидкие кристаллы в: их практическое использование, 2006, вып. 4 (18), с. 22-39.

7. Смаев М.П., Золотько А.С. Нелинейно-оптические ориентационные эффекты в НЖК, легированных азокрасителями II Труды Научной Сессии МИФИ-2003,2003, т. 4, с. 50. '

8. Smayev М.Р., Zolot'ko A.S., Kitaeva V.F., Barnik M.I. Orientational first-order transitions in NLC under action of light beam and low-frequency electric field // 10th Internatioiial Conference on Nonlinear Optics of Liquid aid Photorefractive Crystals. Alushta. Ukraine. Abstracts, 2004, p. 30.

9. Zolot'ko A.S., Averyushkin A.S., Kitaeva V.F., Lobanov A.N., Ochkin V.N., Smayev M.P., Vitukhnovsky A.G., Barnik M.I. Orientational optical nonlinearities of nematic liquid crystals doped with high-molecular MEH-PPV polymer И International Conference on Coherent and Nonlinear Optics. StPeterburg. Rissia. Technical Digest on CD-ROM, 2005, IFM39.

10. Smayev M.P., Zolot'ko A.S., Kitaeva V.F., Barnik M.I. Oriertational bistability in nematic liquid crystal under low-frequency electric field and light beam H International Conference on Coherent and Nonlinear Optics. St.Peterburg. Russia. Technical Digest on CD-ROM, 2005, IFM39.

11. Smayev M., Zolot'ko A., Kitaeva V., Barnik M. Analysis of hysteresis phenomena in planar NLCs affected by light beam И 11th international Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals. Marriott Suites Clearwater Beach on Sand Key. Florida. USA. Book of Abstracts, 2005, p. 161.

12. Zolot'ko A., Aveiryushkin A., Kitaeva V., Lobanov A., Ochkin Smayev M„ Vitukhnovsky A., Barnik M. Nonlinear-optical properties of high-molecular-polymer-doped nematic // 11 th International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals. Mairiott Suites Clearwater Beach on Sand Key. Florida. USA. Book of Abstracts; 2005, p. 168.

13. Budagovsky f.A., Ochkin V.N., Smayev M.P., Zolot'ko A.S., Bobrovsky A.Yu., ShibE ev V.P., Bainik M.I. Nonlinear optical properties of nematic liquid crystals doped with comb-like polymer II Лазерная физика и оптические технологии. Материалы VI Международной конференции. Гродно. Республика Беларусь, 2006, часть 2, с. 27-28.

Подписано в печать ЙЖ>. * * • 2006 г.

Формат60x84/16.ЗаказNs Q .Тиражэкз.П.л.-f.i«3.

Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинала-макета заказчика. 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 132 S1 28

ВВЕДЕНИЕ.

Предмет диссертации и её актуальность.

Цели работы.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Защищаемые положения.

Публикации.

Апробация работы.

Структура диссертации.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

§1.1. Общие свойства жидких кристаллов.

§1.2. Взаимодействие света с прозрачными нематическими матрицами.

§1.3. Взаимодействие света с нематическими матрицами, легированными поглощающими свет молекулами.

§1.4. Физические эффекты, наблюдаемые благодаря ориентационной нелинейности жидких кристаллов.

Резюме.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ.

§2.1. Аберрационное самовоздействие света в НЖК.

§2.2. Оценка нелинейностей поглощающих НЖК.

§2.3. Описание экспериментальной установки.

§2.4. Свойства нематических матриц, полимеров и красителей.

2.4.1. Нематические матрицы.

2.4.2. Поглощающие свет добавки.

Резюме.

ГЛАВА 3. ОРИЕНТАЦИОННАЯ НЕЛИНЕЙНОСТЬ НЖК, ЛЕГИРОВАННЫХ МОЛЕКУЛАМИ ПОЛИМЕРА MEH-PPV

§3.1. Исследование ориентационной нелинейности кристаллов, легированных полимером MEH-PPV.

3.1.1. Взаимодействие светового пучка с гомеотропно ориентированным образцом.

3.1.2. Взаимодействие светового пучка с планарно ориентированным образцом

Предмет диссертации и её актуальность

Предметом нашего рассмотрения являются эффекты светоиндуцированной переориентации молекул поглощающих нематических жидких кристаллов (НЖК).

Для жидкокристаллических фаз вещества характерны подвижность и ориентационная упорядоченность их молекул [1-5]. Сочетание этих факторов обеспечивает высокую восприимчивость жидких кристаллов к разнообразным внешним воздействиям, в частности, к воздействию света.

Наиболее просто устроенная фаза жидких кристаллов - нематическая -состоит из удлиненных (палочкообразных) органических молекул, выстроенных в каждой точке г преимущественно в одном направлении.

Проходя через НЖК, световая волна может оказывать на НЖК разнообразные воздействия. Она может переориентировать директор п в объеме кристалла, изменять параметр порядка 8, а также ориентацию п на подложках НЖК. Эти воздействия изменяют показатели преломления НЖК, т.е. обуславливают оптические нелинейности. Перечислим основные виды нелинейностей.

Наиболее простой является тепловая нелинейность, возникающая благодаря изменению показателей преломления НЖК при его нагреве [6]. Тепловая нелинейность весьма велика вследствие большой величины температурной производной показателя преломления ¡ёп/ёТ| (обусловленной, в основном, температурным изменением параметра порядка). Знак изменения показателя преломления зависит от направления распространения света и его поляризации (при п || Е показатель преломления уменьшается, а при п 1 Е -увеличивается).

Другой нелинейностью НЖК, также связанной с изменением параметра порядка, является фотоконформационная нелинейность [7]. Она обусловлена изменением конформации молекул НЖК при возбуждении световым полем.

Молекулы с измененной конформацией можно рассматривать как примесь, понижающую температуру фазового перехода нематик - изотропная жидкость и, тем самым, уменьшающую параметр порядка [8, 9].

Ориентационные оптические нелинейности НЖК обусловлены светоиндуцированным поворотом директора (оптической оси) и соответствующим изменением показателя преломления необыкновенной волны.

Переориентация молекул в объеме прозрачных НЖК, [10-18] вызвана прямым ориентирующим воздействием светового поля на диполи, индуцированные этим же полем. Соответствующая "гигантская" ориентационная нелинейность на девять порядков превышает керровскую нелинейность обычных жидкостей [10]. В прозрачных НЖК директор п поворачивается параллельно световому полю Е, при этом происходит самофокусировка светового пучка.

При ориентационном взаимодействии света с прозрачными НЖК наблюдаются все основные черты перехода Фредерикса [12-14], в том числе пороговый характер переориентации директора при п 1 Е.

Другой эффект светоиндуцированной переориентации директора, характерный для поглощающих НЖК, был обнаружен в работах [19-21]. В этих исследованиях было установлено, что добавление к нематической матрице весьма небольшой (~ 1% по весу) примеси антрахиноновых красителей значительно повышает эффективность ориентационного воздействия света, при этом значение пороговой мощности светового пучка для светоиндуцированного перехода Фредерикса в НЖК с толщиной Ь ~ 100 мкм составляло Рпор ~ 1 мВт, что на два порядка меньше, чем значение, характерное для прозрачных жидких кристаллов. В работе [22] было обнаружено еще более удивительное явление: добавление к прозрачному НЖК антрахинонового красителя изменяло направление светоиндуцированной переориентации (директор НЖК п поворачивается перпендикулярно световому полю Е, показатель преломления необыкновенной волны уменьшается, что приводит к самодефокусировке светового пучка). В [23] было обнаружено, что направление переориентации директора (для НЖК с примесью азомолекул) может зависеть и от направления распространения световой волны.

Физические механизмы, ответственные за светоиндуцированную переориентацию директора в НЖК, с примесью красителя, нельзя считать окончательно установленными (упомянутый выше механизм, связанный с ориентирующим действием света на индуцированные диполи, не подходит, поскольку не объясняет существенного увеличения нелинейности и ориентационную самодефокусировку). Общепризнанно, что поворот директора поглощающих НЖК происходит из-за взаимодействия молекул нематической матрицы с ансамблем возбужденных молекул красителя, характеризующимся функцией ориентационного распределения несимметричной относительно директора.

Как уже отмечалось, светоиндуцированное изменение ориентации директора возможно и за счет изменения ориентирующих свойств поверхности [24-35]. Это изменение связано с поглощением света, причем поглощающие молекулы могут или изначально находиться в поверхностном ориентирующем слое или осаждаться на поверхность в процессе облучения НЖК. Для поверхностной светоиндуцированной переориентации директора характерен эффект памяти - после прекращения облучения директор не возвращается в первоначальное положение. Однако имеются и сообщения о незапоминаемой "поверхностной" переориентации [33]. "Поверхностная" светоиндуцированная переориентация обычно не рассматривается в терминах нелинейной оптики.

С переориентацией директора связаны также фоторефрактивные нелинейности [36-40]. "Объемная" фоторефрактивная нелинейность [36, 37] связана с возникновением, под действием светового облучения, зарядов (ионов) в объеме НЖК. При неоднородном профиле интенсивности светового поля различие в подвижности положительных и отрицательных ионов приводит к появлению постоянного электрического поля, которое переориентирует директор. "Поверхностная" фоторефрактивная нелинейность [38-40], проявляющаяся в НЖК, помещенных в постоянное электрическое поле, связана с воздействием света на заряды, находящиеся на поверхности ЖК ячейки и экранирующие внешнее поле.

Оптическое воздействие на НЖК приводит к весьма разнообразным эффектам, которые, как правило, можно наблюдать и исследовать при весьма малых значениях плотности мощности световой волны.

Например, фоторефрактивная нелинейность позволяет усиливать слабые световые волны в поле накачки. Светоиндуцированное изменение ориентирующих свойств поверхности служит для записи решеток и является перспективным методом получения ориентированных образцов.

Ориентационные (нефоторефрактивные) нелинейности прозрачных и поглощающих НЖК позволяют наблюдать и исследовать аберрационное самовоздействие световых пучков (самофокусировку и самодефокусировку) [12, 41-43], обращение волнового фронта [44-48], нелинейное полное внутреннее отражение [49], оптические бистабильности поля директора [5054], самоорганизацию поля директора [55-59], формирование и взаимодействие оптических солитонов [60, 61] и другие явления.

При распространении световой волны в НЖК деформированное поле директора оказывает, вследствие анизотропии среды, воздействие на поляризацию света. Этот механизм обратной связи обуславливает, в частности, возникновение колебательных режимов поля директора, которые, при определенных условиях, могут быть стохастическими [62-67]. Исследование таких режимов вызывает интерес с точки зрения определения сценариев возникновения стохастичности.

Кроме того, жидкокристаллическое упорядочение характерно для многих биологических структур [68, 69]. Поэтому нелинейнооптические исследования даже наиболее просто устроенных жидкокристаллических фаз представляют интерес для понимания процессов воздействия света на живые ткани.

Одни и те же нелинейнооптические явления могут наблюдаться как за счет "гигантской" ориентационной нелинейности прозрачных НЖК, так и за счет ориентационной нелинейности поглощающих НЖК. При этом, очевидно, в последнем случае необходимые значения плотности мощности значительно меньше.

В настоящее время неясно, насколько большой может быть ориентационная оптическая нелинейность поглощающих жидкокристаллических систем. До сих пор эта нелинейность исследовалась только для нематических матриц, легированных молекулами низкомолекулярных красителей (в основном, антрахиноновых и азокрасителей).

В связи с вышеизложенным представляется актуальным поиск и исследование ориентационных нелинейностей новых поглощающих жидкокристаллических систем. Исследование нелиненейнооптических ориентационных свойств новых систем представляет интерес и для выяснения физических механизмов ориентационного воздействия света.

С этой точки зрения, весьма интересными объектами для исследования ориентационной нелинейности являются смеси НЖК с высокомолекулярными соединениями. Действительно, молекулы полимеров по ряду свойств (коэффициенты вращательной диффузии, пространственной локализации поглощающих фрагментов), существенно отличаются от молекул низкомолекулярных красителей. В частности, связь поглощающих фрагментов с полимерной цепочкой изменяет симметрию расположения молекул нематической матрицы относительно поглощающего фрагмента. Замедление вращательной диффузии должно способствовать созданию ансамбля возбужденных молекулярных фрагментов с несимметричным относительно директора ориентационным распределением. Эти особенности могут существенно повлиять на величину момента вращающего директор.

В настоящей работе впервые проведено исследование взаимодействия света с НЖК, содержащими примеси высокомолекулярных соединений.

Большие нелинейности поглощающих НЖК позволяют, в частности, исследовать нелинейнооптические явления в широких (с поперечным размером, значительно превышающем толщину НЖК) пучках (этого сложно добиться в прозрачных матрицах, так как требуются слишком большие плотности мощности). Данное обстоятельство является существенным, поскольку пространственная ограниченность светового пучка сильно влияет на его взаимодействие с полем директора НЖК. Например, поперечный размер светового пучка изменяет пороговое электрическое поле светоиндуцированного перехода Фредерикса и характер деформации поля директора (в поле необыкновенной волны деформация директора является плоской только в широких пучках).

Однако влияние ширины светового пучка на его ориентационное взаимодействие с НЖК изучено недостаточно. Это, в частности, относится к НЖК, находящимся под воздействием внешних низкочастотных полей. Так, в [70] сообщалось о наблюдении ориентационной бистабильности в планарном НЖК, освещаемым световым пучком, при изменении величины приложенного к НЖК низкочастотного поля. В [70] было высказано предположение, что наблюдавшийся эффект связан с ограниченностью светового пучка, однако его зависимость от ширины светового пучка не была исследована.

В диссертационной работе проведено подробное экспериментальное исследование взаимодействия светового пучка с планарно ориентированным НЖК, находящимся под воздействием переменного электрического поля.

Цели работы

• Поиск и изучение новых композитных поглощающих жидкокристаллических систем, обнаруживающих ориентационную оптическую нелинейность.

• Исследование ориентационного взаимодействия широких световых пучков с НЖК в присутствии внешнего электрического поля.

Научная новизна

• Впервые исследовано ориентационное взаимодействие света с поглощающими жидкокристаллическими системами с примесью поглощающих полимеров и обнаружена индуцированная ими ориентационная нелинейность.

• Обнаружен и исследован новый тип ориентационных фазовых переходов первого рода, возникающих при изменении мощности светового пучка, проходящего через планарно ориентированный НЖК, находящийся под воздействием пространственно однородного низкочастотного поля. Разработана теоретическая модель, описывающая взаимодействие светового пучка с НЖК, в присутствии низкочастотного электрического поля

Практическая значимость

Обнаруженная и исследованная в настоящей работе светоиндуцированная переориентация директора в нематических жидких кристаллах с примесью полимеров приводит к чрезвычайно высоким оптическим нелинейностям (нелинейная восприимчивость х(3) ~ 1 см3/эрг). Полученные результаты могут быть полезны для фундаментальных исследований воздействия света на вещество и, в частности, на биологические ткани. Результаты работы могут быть использованы в схемах оптической модуляции и для исследования нелинейных волновых явлений.

Защищаемые положения

1. Наблюдение и исследование ориентационной оптической нелинейности, индуцированной в нематической фазе жидких кристаллов примесями полимеров.

2. Величина ориентационной нелинейности, индуцируемой в нематической матрице гребнеобразным полимером, содержащим поглощающие азофрагменты, существенно больше, чем величина нелинейности, индуцируемой азокрасителем, являющимся аналогом азофрагмента полимера. При определенных геометриях взаимодействия светового поля и директора НЖК знаки светоиндуцированного изменения показателя преломления для этих жидкокристаллических систем различны.

3. В планарно ориентированном нематическом жидком кристалле, находящемся под воздействием однородного низкочастотного поля наблюдаются ориентационным фазовые переходы первого рода при изменении мощности наклонно падающего светового пучка.

4. Теоретическая модель взаимодействия планарно ориентированного нематического жидкого кристалла с наклонно падающим световым пучком и однородным низкочастотным полем.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Золотько A.C., Смаев М.П., Китаева В.Ф., Барник М.И. Бистабильность поля директора нематического жидкого кристалла в низкочастотном электрическом и пространственно ограниченном световом полях // Краткие сообщения по физике ФИАН, 2004, № 3, с. 7-15.

2. Золотько А.С., Смаев М.П., Китаева В.Ф., Барник М.И. Обратимые ориентационные переходы первого рода, индуцированные в нематическом жидком кристалле пространственно ограниченным световым пучком и низкочастотным электрическим полем // Квантовая электроника, 2004, т. 34, № 12, с. 1151-1156.

3. Zolot'ko A.S., Averyushkin A.S., Kitaeva V.F., Lobanov A.N., Ochkin V.N., Smayev M.P., Vitukhnovsky A.G., Barnik M.I. Light-induced director reorientation in NLC doped with high-molecular polymer // 10th International Conference on Nonlinear Optics of Liquid and Photorefractive Crystals. Alushta. Ukraine. Abstracts, 2004, p. 32; Proc. SPIE, 2005, v. 6023, art. no. 602304.

4. Zolot'ko A.S., Averyushkin A.S., Kitaeva V.F., Lobanov A.N., Ochkin V.N., Smayev M.P., Vitukhnovsky A.G., Barnik M. I. Orientational light interaction with nematic liquid crystal doped with MEH-PPV polymer // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2006, v. 451, pp. 41-52.

5. Будаговский И.А., Золотько A.C., Люханов Н.И., Очкин В.Н., Смаев М.П., Бобровский А.Ю., Шибаев В.П., Барник М.И. Взаимодействие света с жидкокристаллической системой НЖК - гребнеобразный полимер. - М., 2006. - 36 с. (препринт ФИАН № 22).

6. Будаговский И.А., Золотько А.С., Люханов Н.И., Очкин В.Н., Смаев М.П., Бобровский А.Ю., Шибаев В.П., Барник М.И. Нелинейно-оптические свойства жидких кристаллов допированных гребнеобразным полимером с азобензольными мезогенными группами // Жидкие кристаллы и их практическое использование, 2006, вып. 4 (18), с. 22-39.

7. Смаев М.П., Золотько А.С. Нелинейно-оптические ориентационные эффекты в НЖК, легированных азокрасителями // Труды Научной Сессии МИФИ-2003, 2003, т. 4, с. 50.

8. Smayev M.P., Zolot'ko A.S., Kitaeva V.F., Barnik M.I. Orientational firstorder transitions in NLC under action of light beam and low-frequency electric field // 10th International Conference on Nonlinear Optics of Liquid and Photorefractive Crystals. Alushta. Ukraine. Abstracts, 2004, p. 30.

9. Zolot'ko A.S., Averyushkin A.S., Kitaeva V.F., Lobanov A.N., Ochkin V.N., Smayev M.P., Vitukhnovsky A.G., Barnik M.I. Orientational optical nonlinearities of nematic liquid crystals doped with high-molecular MEH-PPV polymer // International Conference on Coherent and Nonlinear Optics. St.Peterburg. Russia. Technical Digest on CD-ROM, 2005, IFM39.

10. Smayev M.P., Zolot'ko A.S., Kitaeva V.F., Barnik M.I. Orientational bistability in nematic liquid crystal under low-frequency electric field and light beam // International Conference on Coherent and Nonlinear Optics. St.Peterburg. Russia. Technical Digest on CD-ROM, 2005, IFM39.

11. Smayev M., Zolot'ko A., Kitaeva V., Barnik M. Analysis of hysteresis phenomena in planar NLCs affected by light beam // 11th International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals. Marriott Suites Clearwater Beach on Sand Key. Florida. USA. Book of Abstracts, 2005, p. 161.

12. Zolot'ko A., Averyushkin A., Kitaeva V., Lobanov A., Ochkin V., Smayev M., Vitukhnovsky A., Barnik M. Nonlinear-optical properties of high-molecular-polymer-doped nematic // 11th International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals. Marriott Suites Clearwater Beach on Sand Key. Florida. USA. Book of Abstracts, 2005, p. 168.

13. Budagovsky I.A., Ochkin V.N., Smayev M.P., Zolot'ko A.S., Bobrovsky A.Yu., Shibaev V.P., Barnik M.I. Nonlinear optical properties of nematic liquid crystals doped with comb-like polymer // Лазерная физика и оптические технологии. Материалы VI Международной конференции. Гродно. Республика Беларусь, 2006, часть 2, с. 27-28.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на Научной сессии МИФИ-2003 (Москва, 2003 г.), Высшей лазерной школе "Современные проблемы лазерной физики" (Московская область, 2004 г.), 10-й Международной конференции по нелинейной оптике жидких и фоторефрактивных кристаллов (Алушта, Украина, 2004 г.), Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Санкт-Петербург, 2005 г.), 11-й Международной конференции по оптике жидких кристаллов (Клеарвотер, Флорида, США, 2005 г.), 6-й Международной конференции "Лазерная физика и оптические технологии" (Гродно, Республика Беларусь, 2006 г.).

Материал диссертации докладывался и обсуждался на семинарах Отдела оптики низкотемпературной плазмы и Отдела люминесценции ФИАН.

Структура диссертации

Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения.

Заключение

1. Впервые наблюдалась ориентационная оптическая нелинейность, индуцированная в нематической фазе жидких кристаллов примесями полимеров. Установлено, что в нематических матрицах с примесью сопряженного полимера МЕН-РРУ или гребнеобразного полимера П11 (содержащего боковые цианобифенильные и азофрагменты) под действием света директор п, в отличие от прозрачных нематических матриц, поворачивается перпендикулярно световому полю.

2. Для нематического жидкого кристалла ЖКМ-1277 + 0.1% П11 величина ориентационной оптической нелинейности (А, = 473 нм) в 30 раз больше, чем для чистой нематической матрицы. Величина фактора усиления ориентационной оптической нелинейности для нематического жидкого кристалла с примесью гребнеобразного полимера, отнесенная к сумме коэффициентов поглощения (ац + 2а|.), превышает известные из литературы значения для нематических матриц с примесью низкомолекулярных красителей.

3. Исследована ориентационная нелинейность нематических жидких кристаллов с примесью свободных (не присоединенных к полимерной цепочке) азомолекул, аналогичных по строению азофрагментам полимера. Её величина на порядок меньше, чем нелинейность, индуцированная полимером. При определенных геометриях взаимодействия светового поля и директора связывание азофрагментов с полимерной цепочкой изменяет знак нелинейности. Показано, что возрастание нелинейности при присоединении азомолекул к полимерной цепочке можно объяснить изменением геометрии расположения молекул матрицы относительно азофрагментов.

4. Исследован новый тип обратимых ориентационных переходов первого рода в планарно ориентированном нематическом жидком кристалле, находящемся под воздействием низкочастотного электрического поля, перпендикулярного поверхностям кристалла, и наклонно падающего ограниченного светового пучка. Показано, что такие переходы наблюдаются не только при изменении низкочастотного напряжения U (при постоянной мощности светового пучка Р), но и при изменении мощности светового пучка Р (U = const). Установлено, что ширины соответствующих областей бистабильности возрастают при увеличении напряжения U, мощности Р, и ширины светового пучка. Полученные значения ширины области бистабильности значительно (~ на порядок) превышают величины, характерные для ориентационных обратимых переходов при нормальном падении световой волны.

5. Разработана теоретическая модель ориентационных переходов, которая объясняет основные экспериментальные закономерности. Показано, что обратимое переключение между различными состояниями поля директора при ориентационных переходах обусловлено взаимной ориентацией светового и низкочастотного полей, а также пространственной ограниченностью светового пучка.

В заключение я приношу глубокую благодарность профессору Владимиру Николаевичу Очкину за научное руководство, постоянное внимание и поддержку в течение многих лет.

Особую признательность я выражаю своему учителю Александру Степановичу Золотько. Без его помощи в проведении экспериментов и интерпретации полученных результатов выполнение данной работы было бы невозможным.

Большое влияние на мою работу оказала Валентина Федоровна Китаева, чьи советы и дружеское расположение незабываемы.

Я благодарен Ивану Андреевичу Будаговскому за большую помощь в проведении экспериментов, обработке полученных данных и плодотворные обсуждения.

Хочу поблагодарить Михаила Ивановича Барника, Алексея Юрьевича Бобровского, Андрея Николаевича Лобанова, Валерия Петровича Шибаева за полезные обсуждения, ценные советы и конструктивные предложения.

Также я хочу выразить искреннюю признательность всем сотрудникам Отдела оптики низкотемпературной плазмы ФИАН за помощь в научной работе и особую благодарность - Ирине Петровне Южаковой за помощь и поддержку в решении организационных вопросов.

1. Де Жен П. Физика жидких кристаллов / Пер. с англ. под ред. A.C. Сонина. - М.: Мир, 1977. - 400 с.

2. Чандрасекар С. Жидкие кристаллы / Пер. с англ. под ред. A.A. Веденова и И.Г. Чистякова. М.: Наука, 1980. - 344 с.

3. Блинов JI.M. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М.: Наука, 1978.-384с.

4. Пикин С.А. Структурные превращения в жидких кристаллах. М.: Наука, 1981.-336 с.

5. Сонин A.C. Введение в физику жидких кристаллов. М.: Наука, 1983. -320 с.

6. Volterra V., Wiener-Avnear Е. CW thermal lens effect in thin layer of nematic liquid crystal // Opt. Comm., 1974, v. 12, no. 2, pp. 194-197.

7. Одулов С.Г., Резников Ю.А., Соскин M.C., Хижняк А.И. Фотостимулированные превращения молекул новый тип "гигантской" оптической нелинейности жидких кристаллов // ЖЭТФ, 1982, т. 82, вып. 5, с. 1475-1484.

8. Одулов С.Г., Резников Ю.А., Соскин М.С., Хижняк А.И. Фотостимулированное изменение температуры фазового перехода и "гигантская" оптическая нелинейность жидких кристаллов // ЖЭТФ, 1983, т. 85, вып. 6(12), с. 1988-1996.

9. Ikeda T. Photomodulation of liquid crystal orientations for photonic applications // J. Mater. Chem., 2003, v. 13, pp. 2037-2057.

10. Зельдович Б.Я., Пилипецкий Н.Ф., Сухов A.B., Табирян H.B. Гигантская оптическая нелинейность в мезофазе НЖК // Письма в ЖЭТФ, 1980, т. 31, вып. 5, с. 287-292.

11. Khoo I.C., Zhuang S. L. Nonlinear optical amplification in a nematic liquid crystal above the Frederiks transition // Appl. Phys. Lett., 1980, v. 37, no. 1, pp. 3-4.

12. Золотько A.C., Китаева В.Ф., Kpoo H., Соболев Н.Н., Чиллаг JI. Влияние поля световой волны на нематическую фазу жидкого кристалла ОЦБФ // Письма в ЖЭТФ, 1980, т. 32, вып. 2, с. 170-174.

13. Durbin S.D., Arakelian S.M., Shen Y.R. Optical-field-induced birefringence and Freedericksz transition in a nematic liquid crystal // Phys. Rev. Lett., 1981, v. 47, no. 19, pp 1411-1414.

14. Китаева В.Ф., Золотько A.C., Соболев H.H. Самофокусировка лазерного излучения при переходе Фредерикса // УФН, 1982, т. 138, с. 324-327.

15. Зельдович Б.Я., Табирян Н.В. Ориентационная оптическая нелинейность жидких кристаллов // УФН, 1985, т. 147, вып. 4, с. 633-674.

16. Аракелян С.М., Чилингарян Ю.С. Нелинейная оптика жидких кристаллов. М.: Наука, 1984. - 360 с.

17. Tabiryan N.V., Sukhov А.V., Zel'dovich B.Ya. The orientational optical nonlinearity of liquid crystals // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1986, v. 136, pp. 1140.

18. Kitaeva V.F., Zolot'ko A.S. Optically induced Freedericksz effect // Laser Res. USSR, 1989, v. 10, no. 4, pp. 275-295.

19. Janossy I., Lloyd A.D., Wherrett B.S. Anomalous optical Freedericksz transition in an absorbing liquid crystal // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1990, v. 179, pp. 1-12.

20. Janossy I., Lloyd A.D. Low-power optical reorientation in dyed nematics // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1991, v. 203, pp. 77-84.

21. Janossy I., Csillag L., Lloyd A.D. Temperature dependence of the optical Freedericksz transition in dyed nematic liquid crystals // Phys. Rev. A, 1991, v. 44, no. 12, pp. 8410-8413.

22. Janossy I., Kosa T. Influence of anthraquinone dyes on optical reorientation of nematics liquid crystals // Opt. Lett., 1992, v. 17, no. 17, pp. 1183-1185.

23. Барник М.И., Золотько А.С., Румянцев В.Г., Терсков Д.Б. Светоиндуцированная переориентация директора в нематическом жидком кристалле, легированном азокрасителями // Кристаллография, 1995, т. 40, №4, с. 746-750.

24. Ichimura К., Suzuki Y., Seki T., Hosoki A., Aoki К. Reversible change in alignment mode of nematic liquid crystals regulated photochemically by command surfaces modified with an azobenzene monolayer // Langmuir, 1988, v. 4, no. 5, 1214-1216.

25. Gibbons W.M., Shannon P.J., Sun S.T., Swetlin В.J. Surface-mediated alignment of nematic liquid crystals with polarized laser light // Nature, 1991, v. 351, pp. 49-50.

26. Sun S.T., Gibbons W.M., Shannon P.J. Alignment of guest-host liquid crystals with polarized laser light // Liq. Cryst., 1992, v. 12, no. 5, pp. 869-874.

27. Voloshchenko D., Khyzhnyak A., Reznikov Y., Reshetnyak V. Control of an easy axis on nematic-polymer interface by light action to nematic bulk // Jpn. J. Appl. Phys., 1995, v. 34, no. 2A, pp. 566-571.

28. Komitov L., Ichimura K. Photo-induced changes of bulk and surface liquid crystal properties//Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2001, v. 360, pp. 161-191.

29. Ouskova E., Fedorenko D., Reznikov Yu., Shiyanovskii S.V., Su L., West J.L., Kuksenok O.V., Francescangeli O., Simoni F. Hidden photoalignment of liquid crystals in the isotropic phase // Phys. Rev. E, 2001, v. 63, art. no. 021701. 5 p.

30. Barnik M.I., Kitaeva V.F., Zolot'ko A.S. Peculiarities of light-induced memory in NLCs // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2003, v. 391, pp. 111-122.

31. Francescangeli O., Lucchetti L., Simoni F., Stanic V. Light-induced molecular adsorption and reorientation at polyvinylcinnamate-fluorinated/liquid-crystal interface // Phys. Rev. E, 2005, v. 71, art. no. 011702. -lip.

32. Lucchetti L., Luchetta D.E., Francescangelli O., Simoni F. Sine: Surface induced nonlinear effects //, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2002, v. 375, pp. 641-650.

33. Janossy I., Vajda A., Paksi T., Kosa T. Photoinduced surface alignment: the role of liquid-crystalline order//Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2001, v. 359, pp. 477486.

34. Ruslim C., Komitov L., Matsuzawa Y., Ichimura K. Effect of conformations of trans- and cis- azobenzenes on photoinduced anchoring transitions in a nematic liquid crystal // Jpn. J. Appl. Phys., 2000, v. 39, part 2, no. 2A, pp. 104-106.

35. Руденко E.B., Сухов A.B. Оптически индуцированное разделение зарядов в нематике и обусловленная им ориентационная нелинейность // ЖЭТФ, 1994, т. 105, вып. 6, с. 1621-1634.

36. Wiederrecht G.P., Yoon В.А., Wasielewski M.R. High photorefractive gain in nematic liquid-crystal doped with electron-donor and acceptor molecules // Science, 1995, v. 270, no. 5243, pp. 1794-1797.

37. Pagliusi P., Cipparrone G. Extremely sensitive light-induced reorientation in nondoped nematic liquid crystal cells due to photoelectric activation of the interface // J. Appl. Phys., 2003, v. 93, no. 11, pp. 9116-9122.

38. Будаговский И.А., Золотько A.C., Китаева В.Ф., Очкин В.Н., Смаев М.П., Барник М.И. Самовоздействие светового пучка в нематических жидких кристаллах в постоянном электрическом поле // Краткие сообщения по физике ФИАН, 2006, № 3 с. 24-34.

39. Золотько А.С., Китаева В.Ф., Соболев Н.Н., Сухоруков А.П. Самофокусировка лазерного излучения при переходе Фредерикса в нематической фазе жидкого кристалла // ЖЭТФ, 1981, т. 81, вып. 3(9), с. 933-941.

40. Kitaeva V.F., Zolot'ko A.S., Barnik M.I. Orientational optical nonlinearity of absorbing nematics liquid crystals // Mol. Materials, 2000, v. 12, pp. 271-293.

41. Durbin S.D., Arakelian S.M., Shen Y.R. Laser-induced diffraction rings from a nematic-liquid-crystal film // Opt. Lett., 1981, v. 6, no. 9, pp. 411-413.

42. Аракелян C.M., Дарбин С.Д., Шен И.Р. Сильное четырехволновое взаимодействие с обращением волнового фронта в нематическом жидком кристалле // Письма в ЖТФ, 1982, т. 8, вып. 22, с. 1353-1357.

43. Khoo I.C., Zhuang S.L. Wavefront conjugation in nematic liquid crystal films // IEEE J. Quant. Electron., 1982, v. QE-18, no. 2, pp. 246-249.

44. Khoo I.C., Liang Y. Stimulated orientational and thermal scatterings and self-starting phase conjugation with nematic liquid crystals // Phys. Rev. E, 2000, v. 62, no. 5, pp. 6722-6733.

45. Khoo I.C., Diaz A. Nonlinear dynamics in laser polarization conversion by stimulated scattering in nematic liquid crystal films // Phys. Rev. E, 2003, v. 68, art. no. 042701.-4 p.

46. Галстян T.B., Сухов A.B. Динамика нестационарного самообращения волнового фронта в жидком кристалле // ЖТФ, 1990, т. 60, вып. 12, с. 8186.

47. Csillag L., Janossy I., Kitaeva V.F., Kroo N., Sobolev N.N. Nonlinear total internal reflection in nematic layers // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1984, v. 102, pp. 1-5.

48. Karn A.J., Arakelian S.M., Shen Y.R., Ong H.L. Observation of magnetic-field-induced first-order optical Freedericksz transition in a nematic film // Phys. Rev. Lett., 1986, v. 57, no. 4, pp 448-451.

49. Chen S.H., Wu J J. Observation of first-order Freedericksz transition in a nematic film induced by electric and optical fields // Appl. Phys. Lett., 1988, v. 52, no. 23, pp. 1998-2000.

50. Wu J.J., Ong G.S., Chen S.H. Observation of optical field induced first-order electric Freedericksz transition and electric bistability in a parallel aligned nematic liquid-crystal film // Appl. Phys. Lett, 1988, v. 53, no. 21, pp. 19992001.

51. Wu J.J., Chen S.H. Electric-controlled intrinsic optical bistability in nematic liquid crystals // J. Appl. Phys., 1989, v. 66, no. 3, 1065-1070.

52. Terskov D.B., Zolot'ko A.S., Barnik M.I., and Rumyantsev V.G. Optical bistability of the director in an absorbing nematic liquid crystal // Mol. Materials, 1996, v. 6,151-162.

53. Kreuzer M., Balzer W., Tschudi T. Formation of spatial structures in bistable optical elements containing nematic liquid crystals // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1991, v. 198, pp. 231-237.

54. Macdonald R., Eichler H.J. Spontaneous optical-pattern formation in a nematic liquid-crystal with feedback mirror // Opt. Comm., 1992, v. 89, no 2-4, pp. 289-295.

55. Paparo D., Castaldo F., Santamato E. Pattern formation in a self-defocusing Kerr-like film with single feedback mirror// Chaos Solitons & Fractals, 1999, v. 10, no. 4-5, pp. 661-664.

56. Hoogland S., Baumberg J.J., Coyle S., Baggett J., Coles M.J., Coles H.J. Self-organized patterns and spatial solitons in liquid-crystal microcavities // Phys. Rev. A, 2002, v. 66, art. no. 055801. -4 p.

57. Hsu H.K., Chen S.H., Lai Y. Crucial effects of the anisotropy on optical field induced pattern formation in nematic liquid crystal films // Opt. Exp., 2004, v. 12, no. 7, pp. 1320-1328.

58. Conti С., Peccianti M., Assanto G. Spatial solitons and modulational instability in the presence of large birefringence: The case of highly nonlocal liquid crystals // Phys. Rev. E, 2005, v. 72, art. no. 066614. 4 p.

59. Peccianti M., Conti C., Assanto G., De Luca A., Umeton C. Routing of anisotropic spatial solitons and modulational instability in liquid crystals // Nature, 2004, v. 432, no. 7018, pp. 733-737.

60. Золотько A.C., Китаева В.Ф., Kpoo H., Соболев Н.Н., Сухорукое А.П., Трошкин В.А., Чиллаг JI. Незатухающие осцилляции директора НЖК в поле световой волны обыкновенного типа // ЖЭТФ, 1984, т.87, вып. 3(9), с. 859-864.

61. Zolot'ko A.S., Kitaeva V.F., Sobolev N.N., Fedorovich V.Yu., Sukhorukov A.P., Kroo N., Csillag L. Polarization dynamics of an ordinary light wave interacting with a nematic liquis crystal // Liq. Cryst., 1993, v. 15, no. 6, pp. 787-797.

62. Russo G., Carbone V., Cipparrone G. Nonlinear dynamics optically induced in nematic liquid crystals // Phys. Rev. E, 2000, v. 62, no. 4, pp. 5036-5042.

63. Demeter G., Kramer L. Numerical investigation of optically induced director oscillations in nematic liquid crystals // Phys. Rev. E, 2001, v. 64, art. no. 020701.-4 p.

64. Demeter G., Krimer D.O., Kramer L. Numerical study of optically induced director oscillations in nematic liquid crystals: Transition to chaos via homoclinic gluings and the role of backflow // Phys. Rev. E, 2005, v. 72, art. no. 051712.-4 p.

65. Tabiryan N. V., Tabiryan-Murazyan A. L., Carbone V., Cipparrone G., Umeton C., Versace C., Tschudi T. Temporal instability due to competing spatial patterns in liquid crystals in the light field // Opt. Commun., 1998, v. 154, no. 1-3, pp. 70-74.

66. Сонин A.C. Лиотропные нематики // УФН, 1987, т. 153, вып. 2, с. 273310.

67. Браун Г., Уолкен Дж. Жидкие кристаллы и биологические структуры / Пер.с англ. под ред. Я.М. Варшавского. М.: Мир, 1982. - 198 с.

68. Barnik M.I., Kharchenko S.A., Kitaeva V.F., Zolot'ko A.S. Reorientation of director of nematic liquid crystals, doped with azodyes, under light and low-frequency fields // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2002, v. 375, pp. 363-372.

69. Беляков В.А., Сонин A.C. Оптика холестерических жидких кристаллов. -М., Наука, 1982.-360 с.

70. Csillag L., Janossy I., Kitaeva V.F., Kroo N., Sobolev N.N., Zolot'ko A.S. Laser induced reorientation of nematic liquid crystals // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1981, v. 78, pp. 173-181.

71. Золотько A.C., Китаева В.Ф., Kpoo H., Соболев Н.Н., Чиллаг JI. Переход Фредерикса в кристалле МББА, вызванный полем световой волны // Письма в ЖЭТФ, 1981, т. 34, с. 263-267.

72. Brasselet Е., Doyon В., Galstian T.V., Dube L.J. Optically induced dinamics in nematic liquid crystals: The role of finite beam size // Phys. Rev. E., 2004, v. 69, art. no. 021701.-12 p.

73. Brasselet E., Dube L.J. Light-induced chaotic rotations in nematic liquid crystals // Phys. Rev. E., 2006, v. 73, art. no. 021704. -11 p.

74. Piccirillo В., Toscano C., Vetrano F., Santamato E. Orbital and spin photon angular momentum transfer in liquid crystals // Phys. Rev. Lett., 2001, v. 86, no. 11, pp. 2285-2288.

75. Vella A., Setaro A., Piccirillo В., Santamato E. On-off intermittency in chaotic rotation induced in liquid crystals by competition between spin and orbital angular momentum of light // Phys. Rev. E., 2003, v. 67, art. no. 051704. -5 p.

76. Zhang H.C., Shiino S., Kanazava A., Tsutsumi O., Shiono Т., Ikeda T. Photoinduced reorientation and thermal effects in an oligothiophene-doped liquid crystal system // J. Appl. Phys., 2002, v. 91, no. 9, pp. 5558-5563.

77. Золотько А.С., Китаева В.Ф., Терсков Д.Б. Тепловая, ориентационная и фотоориентационная нелинейности жидкого кристалла из азоксимолекул // ЖЭТФ, 1994, т. 106, вып. 6(12), с. 1722-1739.

78. Santamato Е., Abbate G., Maddalena P., Manned L., Paparo D., Massera E. Optical reorientation in dye-doped nematics // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1997, v. 302, pp. 111-120.

79. Janossy I. Molecular interpretation of the absorption-induced optical reorientation of nematics liquid crystals // Phys. Rev. E, 1994, v. 49, no. 4, pp. 2957-2963.

80. Marrucci L., Paparo D. Photoinduced molecular reorientation of absorbing liquid crystals // Phys. Rev. E, 1997, v. 56, no. 2, pp. 1765-1772.

81. Базаров И.П., Геворкян Э.В. Статистическая физика жидких кристаллов. М.: Изд-во МГУ, 1992. - 496 с.

82. Золотько А.С. О механизме светоиндуцированной ориентации молекул в поглощающих нематических жидких кристаллах // Письма в ЖЭТФ, 1998, т. 68, вып. 5, с. 410-414.

83. Золотько А.С. О механизме светоиндуцированной ориентации молекул в поглощающих средах. М., 1998. - 23 с. (препринт ФИАН № 41).

84. Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваальса. М.: Наука, 1988. - 344 с.

85. Козенков В.М., Юдин С.Г., Катышев Е.Г., Палто С.П., Лазарева В.Т., Барачевский В.А. Фотоиндуцированная оптическая анизотропия в мультислойных лэнгмюровских пленках // Письма в ЖТФ, 1986, т. 12, вып. 20, с. 1267-1271.

86. Palto S.P., Malthete J., Germain С., Durand G. On the nature of photoinduced optical anisotropy in diacetylene Langmuir-Blodgett films // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1996, v. 282, pp. 451-460.

87. Blinov L.M. Photoinduced molecular reorientation in polymers, Langmuir-Blodgett films and liquid crystals // J. Nonlin. Opt. Phys. Mat., 1996, v. 5, no. 2, pp. 165-187.

88. Kreuzer M., Hanish F., Eidenschink R., Paparo D., Marrucci L. Large deuterium isotope effect in the optical nonlinearity of dye-doped liquid crystals //Phys. Rev. Lett., 2001, v. 88, no. 1, art. no. 013902.-6p.

89. Szabados L., Janossy I., Kosa T. Laser-induced bulk effects in nematic liquid crystals doped with azo dye // Mol. Cryst. Liq. Ciyst., 1998, v. 320, pp. 239-248.

90. Janossy I., Szabados L. Photoisomerisation of azo-dyes in nematic liquid crystals //J. Nonlin. Opt. Phys. Mat., 1998, v. 7, no. 4, pp. 539-551.

91. Khoo I.C. A review of nonlinear optical properties of nematic liquid crystals // J. Nonlin. Opt. Phys. Mat., 1999, v. 8, no. 3, pp. 305-317.

92. Khoo I.C., Diaz A., Ding J., Chen K., Zhang Y. Collective and individual molecular nonlinear photonics of liquid crystals // J. Nonlin. Opt. Phys. Mat., 2003, v. 12, no. 2, pp. 277-289.

93. Lucchetti L., Di Fabrizio M., Gentlili M., Simoni F. Optical phase conjugation and efficient wave front correction of weak light beams by dye-doped liquid crystals // Appl. Phys. Lett., 2003, v. 83, no. 26, pp. 5389-5391.

94. Антипов О.Л., Кужелев A.C. Параметрическое ОВФ лазерных пучков в слое нематического жидкого кристалла с невзаимной обратной связью // Квантовая электроника, 1995, т. 22, № 1, с. 57-60.

95. Антипов O.JL, Дворянинов Н.А., Шешкаускас В. Параметрическая генерация и ОВФ пересекающихся лазерных пучков в слое НЖК с красителем // Письма в ЖЭТФ, 1991, т. 53, вып. 12, с. 586-590.

96. Antipov O.L. Mechanism of self-pumped phase conjugation by near-forward stimulated scattering of heterogeneous laser beams in nematic licuid crystal // Opt. Commun., 1993, v. 103, pp. 499-506.

97. Антипов O.JI., Кужелев A.C. Турыгин B.B. Оптимизация ОВФ-НЖК-зеркал в двухпроходном лазерном усилителе// Квантовая электроника, 1994, т. 21, №5, с. 446-450.

98. Tabiryan N.V., Nersisyan S.R. Large angle beam steering using all-optical liquid crystal spatial light modulators // Appl. Phys. Lett., 2004, v. 84, no. 25, pp. 5145-5147.

99. Chen A.S., Brady D.J. Surface-stabilized holography in an azo-dye-doped liquid crystal // Opt. Lett., 1992, v. 17, no. 17, pp. 1231-1233.

100. Chen A.S., Brady D.J. Two-wavelength reversible holograms in azo-dye doped nematic liquid crystals // Appl. Phys. Lett., 1993, v. 62, no. 23, pp. 2920-2922.

101. Khoo I.C., Wood M.V., Shih M.Y., Chen P.H. Extremely nonlinear photosensitive liquid crystals for image sensing and sensor protection // Opt. Exp., 1999, v. 4, no. 11, pp. 432-442.

102. Khoo I.C., Ding J., Diaz A., Zhang Y., Chen K. Recent studies of optical limiting, image processing and near-infrared nonlinear optics with nematic liquid crystals // Mol. Ciyst. Liq. Cryst., 2002, v. 375, pp. 33-44.

103. Khoo I.C., Shih M.Y., Wood M.V., Chen P.H. Extremely nonlinear photosensitive nematic liquid crystal film // Synth. Met., 2000, v. 115, pp. 145150.

104. Shih M.Y., Shishido A., Chen P.H., Wood M.V., Khoo I.C. All-optical image processing with supranonlinear dye-doped liquid-crystal film // Opt. Lett., 2000, v. 25, no. 13, pp. 978-980.

105. Shih M.Y., Shishido A., Khoo I.C. All-optical image processing by means of photosensitive nonlinear liquid-crystal film: edge enhancement and image addition subtraction // Opt. Lett., v. 26, no. 15, pp. 1140-1142.

106. Khoo I.C., Shih M.Y., Wood M.V., Chen P.H. Extremely nonlinear photosensitive nematic liquid crystal film // Synthetic Metals, 2000, v. 115, no. 1-3, pp. 145-150.

107. Khoo I.C., Slussarenko S., Guenther B.D., Shih M.Y., Chen P., Wood M.V. Optically induced space-charge fields, dc voltage, and extraordinary large nonlinearity in dye-doped nematic liquid crystals // Opt. Lett., 1998, v. 23, no. 23, pp. 253-255.

108. Khoo I.C., Chen K., Diaz A. All-optical neural-net-like image processing with photosensitive nonlinear nematic film // Opt. Lett., v. 28, no. 23, pp. 23722374.

109. Khoo I.C., Wood M.V., GuentherB.D, Shih M.Y., Chen P.H., ChenZ., Zhang X. Nonlinear optical liquid cored fiber array and liquid crystal film for ps-cw frequency agile laser optical limiting application // Opt. Exp., 1998, v. 2, no. 12, pp. 471-482.

110. Кившарь Ю.С., Агравал Г.П. Оптические солитоны / Пер.с англ. под ред. Н.Н. Розанова. М.: Физматлит, 2005. - 648 с.

111. Peccianti М. De Rossi A., Assanto G., De Luca A., Umeton C., Khoo I.C. Electrically assisted self-confinement and waveguiding in planar nematic liquid crystal cells // Appl. Phys. Lett., 2000, v. 77, no. 1, pp. 7-9.

112. Peccianty M., Conti C., Assanto G., De Luca A., Umeton C. All-optical switching and logic gating with spatial solitons in liquid crystals // Appl. Phys. Lett., 2002, v. 81, no. 18, pp. 3335-3337.

113. Hu W., Zhang Т., Guo Q., Xuan L., Lan S. Nonlocality-controlled interaction of spatial solitons in nematic liquid crystals // Appl. Phys. Lett., 2006, v. 89, art. no. 071111.-3 p.

114. Fratalocchi A., Assanto G. All-optical switching in a liquid crystalline waveguide // Appl. Phys. Lett., 2005, v. 86, art. no. 051109. 3 p.

115. Pasquazi A., Alberucci A., Peccianti M., Assanto G. Signal processing by opto-optical interactions between self-localized and free propogating beams in liquid crystals // Appl. Phys. Lett., 2005, v. 87, art. no. 261104. 3 p.

116. Fratalocchi A., Assanto G., Brzdakiewicz K.A., Karpierz M.A. All-optical switching and beam steering in tunable waveguide arrays // Appl. Phys. Lett., 2005, v. 86, art. no. 051112. 3 p.

117. Золотько A.C., Сухоруков А.П. Переход Фредерикса в НЖК под действием циркулярно поляризованной световой волны // Письма в ЖЭТФ, 1990, т. 52, вып.1, с. 707-710.

118. Santamato Е., Daino В., Romagnoli М., Settembre М., Shen Y.R. Collective rotation of molecules driven by the angular momentum of light in a nematic film // Phys. Rev. Lett., 1986, v. 57, no. 19, pp. 2423-2426.

119. Vella A., Piccirillo В., Santamato E. Coupled-mode approach to the nonlinear dynamics induced by an elliptically polarized laser field in liquid crystals at normal incidence // Phys. Rev. E, 2002, v. 65, art. no. 031706. 7 p.

120. Ong H. L. Optically induced Freedericksz transition and bistability in a nematic liquid crystal // Phys. Rev. A, 1983, v. 28, no.4, pp. 2393-2407.

121. Ong H. L. Magnetic-field-induced and -suppressed intrinsic optical bistability in nematic liquid crystals // Phys. Rev. A, 1985, v. 31, no. 5, pp. 3450-3453.

122. Ong H. L. Optical-field-induced and static-field-induced first-order Freedericksz transitions in a planar parallel nematic liquid ciystal // Phys. Rev. A, 1986, v. 33, no. 5, pp. 3550-3553.

123. Золотько A.C., Китаева В.Ф., Куюмчян В.А., Соболев Н.Н., Сухоруков А.П. Светоиндуцированный фазовый переход второго рода в пространственно-ограниченной области НЖК // Письма в ЖЭТФ, 1982, т. 36, вып. 3, стр. 66-69.

124. Борн М., Вольф Э. Основы оптики / Пер.с англ. под ред. Г.П. Мотулевич. М.:Наука, 1973. - 720 с.

125. Kosa Т., Palffy-Muhoray P., Zhang H., Ikeda T. Large optical torque enhancement by oligothiophene dye in a nematic liquid crystal host // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2004, v. 421, pp. 107-115.

126. Marrucci L., Paparo D., Maddalena P., Massera E., Prudnikova E., Santamato E, Role of guest-host intermolecular forces in photoinduced reorientation of dyed liquid crystals //J. Chem. Phys., 1997, v. 107, no. 23, pp. 9783-9793.

127. Marrucci L., Paparo D., Vetrano M.R., Collicchio M., Santamato E., Viscardi G. Role of dye structure in photoinduced reorientation of dye-doped liquid crystals//J. Chem. Phys., 2000, v. 113, no. 22, pp. 10361-10366.

128. Золотько A.C., Китаева В.Ф., Барник М.И. Ориентационное взаимодействие света с поглощающими нематическими жидкими кристаллами. М., 1999. - 40 с. (препринт ФИАН № 5).

129. Huser Т., Yan M. Solvent-related conformational changes and aggregation of conjugated polymers studied by single molecule fluorescence spectroscopy // J. Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2001, v. 144, no. 1, pp. 43-51.

130. Fritz K.P., Scholes G.D. Alignment of conjugated polymers in a nematic liquid-crystal host//J. Phys. Chem. B, 2003, v. 107, no. 37, pp. 10141-10147.

131. Hsiung H., Shi L.P., Shen Y.R. Transient laser-induced molecular reorientation and laser heating in a nematic liquid crystal // Phys. Rev. A, 1984, v. 30, no. 3, pp. 1453-1460.

132. Харченко С.А. Ориентационное самовоздействие света в нематических жидких кристаллах, легированных азокрасителями // Магистерская диссертация, МФТИ, 2000. 60 с.

133. Janossy I., Szabados L. Optical reorientation of nematics liquid crystals in the presence of photoisomerization // Phys. Rev. E, 1998, v. 58, no. 4, pp. 4598-4604.

134. Becchi M., Janossy I., Shankar Rao D.S., Statman D. Anomalious intensity dependence of optical reorientation in azo-dye-doped nematic liquid crystals // Phys. Rev. E., 2004, v. 69, art. no. 051707. 6 p.

135. Benkler E., Janossy I., Kreuzer M. Control of the orientational nonlinearity through photoisomerisation in dye doped nematics // Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2002, v. 375, pp. 701-711.

136. Ландау Л.Д., Лившиц E.M. Статистическая физика. M.: Наука, 1976. -584 с.

137. Janossy I., Prasad S.K. Optical generation of inversion walls in nematic liquid crystals // Phys. Rev. E, 2001, v. 63, art. no. 041705. 7 p.