Структура и электрооптические свойства микронеоднородных сред на основе нематических жидких кристаллов

Максимочкин, Александр Геннадьевич

Структура и электрооптические свойства микронеоднородных сред на основе нематических жидких кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Максимочкин, Александр Геннадьевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Структура и электрооптические свойства микронеоднородных сред на основе нематических жидких кристаллов»

Автореферат диссертации на тему "Структура и электрооптические свойства микронеоднородных сред на основе нематических жидких кристаллов"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

На правах рукописи

МАКСИМОЧКИН Александр Геннадьевич

СТРУКТУРА И ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИКРОНЕОДНОРОДНЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ НЕМАТИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2006 г.

Работа выполнена на кафедре "Биомедицинские приборы и компьютерные технологии" в Московском государственном университете приборостроения и информатики.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Пасечник C.B. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Казначеев A.B.

кандидат физико-математических наук.

старший научный сотру дник Пожидаев Е.П.

Ведущая opi анизация: Ивановский государственный университет

Зашита состоится « _ » декабря 2006 г. в _ час. на заседании

диссертационного совета Д 212.155.07 по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук в Московском государственном областном у ниверситете по адресу: 107005. Москва, ул. Радио, д. 10а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского госу дарственного областного университета

Автореферат разослан «_» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических

наук, профессор

Богданов Д.Л.

Актуальность темы.. Диссертация посвящена экспериментальным исследованиям электрооптических свойств жидкокристаллических (ЖК) систем с различным типом пространственной неоднородности. Структура жидких кристаллов (ЖК) занимает промежуточное положение между структурами кристаллов и изотропных жидкостей. Характерной особенностью жидких кристаллов является высокая чувствительность к различным внешним воздействиям, таким, например, как температура и электрическое поле. Микронеоднородные ЖК системы в последнее время находят широкое применение при разработке дисплеев, индикаторов, устройств хранения информации и т.п.

Прикладное значение данной работы состоит в обнаружении новых электрооптических эффектов в тонких слоях с переменой ориентацией директора и в ЖК эмульсиях, которые могут найти применение в устройствах оптоволоконной техники.

В научном плане исследование локальных электрооптических свойств в микронеоднородных ЖК системах позволяет получить ценную информацию о структуре и молекулярной природе ЖК в условиях сильных пространственных ограничений.

Полученные экспериментальные данные позволили проверить результаты теоретического моделирования поведения ориентационной структуры пространственно неоднородных ЖК систем, подверженных воздействию электрических полей, а также особенностей распространения световых волн в данных системах.

Цель работы. Изучение электрооптических свойств микронеоднородных жидкокристаллических сред с различной структурой - слоев жидких кристаллов с индуцированной электрическим полем сильной пространственной неоднородностью ориентационной структуры, а также эмульсий жидких кристаллов в изотропной жидкости.

Достижение данной цели включает решение следующих частных задач:

- развитие методики и техники экспериментальных исследований электрооптических свойств микронеоднородных сред на основе жидких кристаллов;

- поиск и детальное экспериментальное исследование новых электрооптических эффектов в данных средах, представляющих практический интерес;

- теоретический анализ обнаруженных эффектов в рамках физических моделей, соответствующих по основным параметрам проведенным экспериментам, с широким использованием компьютерной обработки полученных результатов и численного моделирования эксперимента;

- разработку практических рекомендаций по использованию результатов исследования для создания на основе микронеоднородных сред элементов управления оптическим излучением (затворов, переключателей, аттенюаторов и т.п.).

структурой и определены характеристики данных эффектов. Впервые проведены исследования электрооптических эффектов в микроэмульсиях жидких кристаллов, полученных из насыщенного раствора жидкого кристалла в силиконовом масле. Определена глубина оптической модуляции при включении и выключении электрического поля и установлено уменьшение времени ориентационной релаксации в каплях ЖК в эмульсии с уменьшением размера капель. Впервые обнаружены эффекты: формирования дисперсной мезофазы в слое жидкого кристалла под действием переменного электрического поля; деформации и перемещения капель жидкого кристалла в эмульсии под действием электрического поля.

Созданы экспериментальные установки для исследования электрооптических эффектов в микронеоднородных жидкокристаллических средах с различной ориентационной структурой. Установки позволяют проводить микроскопические и фотометрические измерения при различных температурах и напряженностях электрического поля, а также при различных режимах освещения образцов. Это позволило получить достоверную информацию об электрооптических характеристиках исследованных микронеоднородных жидкокристаллических систем. Полученные температурные и временные зависимости электрооптических свойств микродисперсных фаз жидких кристаллов являются научной основой для практического применения микронеоднородных сред на основе жидких кристаллов в качестве рабочих тел в устройствах волоконной оптики и в устройствах отображения информации.

Автор защищает: Методику экспериментального исследования и результаты численного моделирования электрооптических, эффектов в микронеоднородных жидкокристаллических средах. Обнаруженные закономерности в распространении света в микронеоднородных жидкокристаллических средах (в тонких слоях жидких кристаллов и в эмульсиях жидких кристаллов), - при воздействии электрического поля.

Апробация работы. Содержание работы докладывалось: на V международной конференции по лиотропным жидким кристаллам, Иваново, 2003; международной школе молодых ученых "IV Чистяковские чтения", Иваново, 2004; 15-й, 16-й сессиях Российского Акустического Общества, Москва, 2004-2005; 20-й международной конференции по жидким кристаллам, Lubljana, Slovenia, 2004; 21-й международной конференции по жидким кристаллам, Colorado, USA, 2006; международном конгрессе "Лазеры и моделирование оптоволоконных сетей", Харьков, Украина, 2006; 6-м международном конгрессе "Численное моделирование оптоэлектронных устройств", Singapore, 2006; 13-м международном симпозиуме по дисплеям, Otsu, Japan, 2006;

Публикации. Основные результаты работы отражены в 12 научных публикациях. . . . ........

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Она содержит 106 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 1 таблицу. Список литературы содержит 108 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводятся основные теоретические представления и экспериментальные данные о структуре и известных электрооптических свойствах микронеоднородных сред на основе жидких кристаллов, позволяющие рассматривать их как перспективные Среды для использования в устройствах управления оптическим излучением. Особое внимание уделено обзору теоретических и экспериментальных исследований электрооптических свойств полимерных дисперсных жидкокристаллических материалов (РБЬС), наиболее близких по свойствам к изучаемым в данной работе эмульсиям жидких кристаллов. Подробно рассмотрена возможность использования жидких кристаллов в устройствах управления оптическим излучением, применяемых в оптоволоконной технике.

В результате проведенного обзора теоретических и экспериментальных работ сформулирована цель и задачи исследования. В качестве объектов исследования выбраны микронеоднородные жидкокристаллические среды с различной ориентационной структурой, индуцируемой электрическим полем: тонкие слои жидкого кристалла и эмульсии жидкого кристалла, состоящие из капель ЖК, окруженных изотропной жидкостью.

Во второй главе описаны разработанные автором экспериментальные установки и методика исследования электрооптических явлений в микронеоднородных тонких слоях и в эмульсиях жидких кристаллов.

Измеряемые характеристики и ошибки измерения (не более): углы преломления и отражения света в слое ЖК (2%), изменение интенсивности светового излучения (5%), изменение мощности оптического излучения на выходе оптоволокна (4%).

Экспериментальная установка, блок-схема которой представлена на рис. 1, предназначена для исследования распространения света вдоль тонкого слоя (20...100 мкм) жидкого кристалла с различными ориентационными структурами, индуцируемыми электрическим полем. Метод измерения - цифровая фоторегистрация картин распространения световых лучей вдоль тонкого слоя ЖК с различными ориентационными структурами, индуцируемыми электрическим полем, с последующей обработкой цифровых изображений. Наблюдение картин в слое ЖК проводилось в лучах света, рассеянных на микронеоднородностях ориентационной структуры, вызванных тепловыми флуктуациями директора, дифференциальное сечение рассеяния которого определяется известным выражением:

4ле ■

где и f- векторы соответствующие поляризации падающей и рассеянной волны, еа -анизотропия диэлектрической проницаемости, (|лв(#)|2> средний квадрат амплитуды Фурье компоненты флуктуаций директора, ео - частота, с - скорость света в вакууме. Анализ данного выражения показывает, что электрическое поле, с напряженностью, соответствующей условию эксперимента, не подавляет тепловые флуктуации директора и воздействует на интенсивность рассеянного света лишь за счет переориентации директора.

Одновременно проводились измерения интенсивности и мощности светового излучения, прошедшего через исследуемый тонкий слой ЖК. Установка содержит: ячейку 1, заполненную исследуемым образцом ЖК, установленные в ячейке входное 2 и выходное 3 оптоволокна (0 20 мкм) для ввода и вывода оптического излучения; блок подсветки 4, объектив 5 микроскопа и цифровую камеру 6, связанную с компьютером 7. Характеристики светового излучения, прошедшего вдоль слоя ЖК, измерялись с помощью приемника излучения 8 (фотоумножитель или датчик измерителя мощности излучения) и регистратора 9. В качестве источника излучения использовался гелий-неоновый лазер 13, "снабженный фокусирующей линзой. В ячейке с помощью нескольких фигурных электродов 10, 11 и источника 12 переменного напряжения в слое ЖК создавались различные ориентационные структуры.

На рис. 1Ь представлена блок-схема экспериментальной установки для исследования структуры: и электрооптических свойств эмульсий жидких кристаллов при различных температурах, напряженностях электрического поля и направлениях поляризации света. Измеряемые характеристики и ошибки измерения (не более): размер и форма капель жидкого кристалла (5%), температуры фазовых переходов (±0,2К), изменение яркости коноскопических изображений капель ЖК (5%) и изменение оптической плотности эмульсии (8%). Установка содержит: источник света 1, поляризатор 2 , конденсор 3, оптически прозрачный термостат 4, устройство 5 управления термостатом, измерительную ячейку 6, генератор 7 переменного напряжения, объектив 8 микроскопа, анализатор 9, установленный перед оптическим делителем микроскопа, цифровую видеокамеру 10, компьютер 11, фотоумножитель 12, усилитель 13 и цифровой осциллограф 14.

На рис. 2 а-с! показаны конструкции измерительных ячеек для исследования электрооптических эффектов: в эмульсиях жидких кристаллов (а, Ь); в слое ЖК: с одной границей раздела (Ь), с двумя линейными границами раздела (с) и с двумя криволинейными границами (б), - между участками с различными направлениями ориентации директора, индуцируемыми электрическим полем. 1 и 2 - стеклянные пластины с прозрачными токопроводящими покрытиями (электродами), установленные плоскопараллельно посредством калиброванных по толщине прокладок; 3 и 4 - электроды на пластине 1, выполненные с зазором 5; 6, 7 и 8 -электроды на пластине 1, выполненные с двумя зазорами 9 и 10; 11 - электрод на пластине 1, выполненный в виде изогнутой полосы. Характерные размеры использовавшихся ячеек: ширина зазоров между электродами - 40...100 мкм, толщина слоя ЖК 20-100 мкм. Радиус кривизны электрода на рис. 2(1 - 0,75 мм.

Рис. 1. Блок-схемы экспериментальных установок:

а - установка для исследования распространения света в плоскости слоя ЖК с различными ориентационными структурами; Ь - для исследования электрооптических свойств капель жидких кристаллов в эмульсиях.

Рис. 2. Ячейки (а - с!) для исследования электрооптических эффектов в микронеоднородных средах на основе жидких кристаллов.

Внутренние поверхности пластин перед сборкой ячеек обрабатывались по технологий «фотоориентации» для создания необходимого исходного (в отсутствие поля) направления и преднаклона директора.

Описаны методики приготовления образцов эмульсий ЖК: 1) с помощью ультразвукового перемешивания ЖК и изотропной жидкости; 2) путем выделения капель ЖК из насыщенного раствора ЖК в маслах. Описаны методики контроля характеристик эмульсий ЖК: распределения капель ЖК по размерам, параметров фазовых переходов и др., с использованием техники цифровой микроскопии, фотонной корреляционной спектроскопии и акустического метода. В качестве образцов ЖК при приготовлении эмульсий использовались нематические смеси отечественного производства с отрицательной (N96, ЖК440) и положительной (ЖК1289) анизотропией диэлектрической проницаемости. В качестве изотропной жидкости в эмульсии использовались: дистиллированная вода и силиконовое масло ПМС5. Описана методика измерения электрооптических характеристик объектов в зависимости от ориентационной структуры, температуры и напряженности электрического поля. Дано описание, разработанного автором пакета программ для автоматизации эксперимента и обработки данных.

В третьей главе приведены результаты исследования прохождения света вдоль тонкого слоя жидкого кристалла с различными ориентационными структурами, индуцируемыми электрическим полем.

Экспериментально установлено:

- преломление световой волны проходящей вдоль тонкого слоя (порядка 20мкм) жидкого кристалла из области с планарной ориентацией директора (« 11 5) в область с гомеотропной ориентацией директора; п - директор, 5" - вектор, характеризующий направление падающего светового луча (рис. 3 а);

- отражение световой волны, проходящей вдоль тонкого слоя жидкого кристалла ЖК1289 из области с гомеотропной ориентацией директора и падающего на границу области с планарной ориентацией директора (рис. 3 а);

- явления фокусировки световой волны, проходящей вдоль тонкого слоя ЖК1289: в прямолинейном канале, шириной 30 мкм, с гомеотропной ориентацией директора, ограниченном участками ЖК с планарной ориентацией директора (« 11 5) (рис. ЗЬ); в криволинейном канале, шириной 30 мкм, с радиусом кривизны 0,75 мм, с гомеотропной ориентацией директора, ограниченного участками с планарной ориентацией директора (рис. Зс);

- явления расхождения светового пучка, проходящего вдоль тонкого слоя ЖК в канале, шириной 30 мкм, с планарной ориентацией директора (я II 5), ограниченном участками ЖК с гомеотропной ориентацией директора (рис. ЗЬ);

Справа внизу на данном рисунке показана система координат, использовавшаяся нами при численном моделировании прохождения световой волны вдоль слоя ЖК через границу между участками с разными ориентациями директора, индуцируемыми электрическим полем.

Для оценки инерционных характеристик описанных явлений измерены время формирования и время разрушения границ между участками с различной ориентацией директора в слое ЖК. Для этого измерялась временная зависимость интенсивности световой волны в канале между двумя границами при включении и выключении поля. В формируемом канале устанавливалось второе оптоволокно для

приема светового излучения. Характеристики светового излучения на выходе второго оптоволокна измерялись с помощью цифровой видеокамеры, установленной на микроскопе, при включении и выключении электрического поля. Результат цифровой фотометрической обработки последовательности кадров, вырезанных из видеофильма, представлен на рис 4. Из этих данных получены значения времен формирования и разрушения границы в слое ЖК между участками с различными ориентациями, индуцируемыми электрическим полем, - менее 0,6 и 2,2 с соответственно.

а Ь с

Рис. 3. Электрооптические эффекты в слое ЖК

100 -

И:

80 -| 60 -*"* 40 -

20 -

0 4 8 12 48 20 Время, с

Рис. 4. Временная зависимость интенсивности световой волны в канале между двумя границами при включении 1 и выключении 2 электрического поля.

Найденные величины характеризуют скоростные характеристики описанных выше явлений. Время разрушения границы в слое ЖК находится в соответствии с оценкой времени релаксации директора к исходному состоянию {та = 1,5 с), выполненной по известному соотношению:

тл=у\д.г1Кл\ (2)

где у* - эффективный коэффициент вращательной вязкости, (I - толщина ячейки, К- эффективное значение модуля ориентационной упругости Франка.

Выполнено численное моделирование распределения директора в слое ЖК1289 при различной величине и конфигурации электрического поля и расчет отражательной способности границы в слое ЖК с различной ориентацией директора. Полная свободная энергия Р" слоя ЖК в электрическом поле Е, ограниченного двумя поверхностями, задавалось уравнением:

^ = ^ + (3)

Первое слагаемое описывает упругую энергию ограниченного объема V деформированного слоя нематического ЖК без учета поверхностных сил:

Fe=-^{Kn{,divnf +K22(nrotri)2 + K33[nxrotn]2}dr t

(4)

где Кц, К22, К33 - соответственно коэффициенты упругости для деформации поперечного и продольного изгиба кручения. Второе слагаемое - энергия взаимодействия НЖК с электрическим полем определяется выражением:

Fel = -\\{ED)dri (5)

Z V

где Е — электрическое поле,' D - вектор электрической индукции. Распределение директора находилось из условия минимума свободной энергии F (при граничных условиях, соответствующих экспериментальным).

Расчеты проводились с использованием алгоритма и программного продукта MOUSE LCD 2D, разработанного Д.А. Яковлевым [5].

Электрооптические эффекты (рис.3), наблюдавшиеся при распространении света в плоскости слоя жидкого кристалла ЖК1289 с различными ориентационными структурами, индуцированными электрическим полем: а - прохождение в однородном слое, преломление и отражение света на границах (показаны сплошными линиями) между участками с различной ориентацией директора; b -фокусировка, прохождение в однородном слое и расхождение светового пучка при прохождении в канале между участками с различной ориентацией директора; с -распространение света в однородном слое и фокусировка светового пучка в криволинейном канале между участками с различной ориентацией директора.

Рассчитаны: 1) распределение XZ проекций директора в сечении XZ слоя ЖК1289 с учетом реальных значений материальных констант жидкого кристалла и граничных условий и 2) - отражательная способность границы между участками в слое ЖК1289 с различной ориентацией директора, - при различных конфигурациях и величине электрического поля.

Для расчетов автором диссертации были дополнительно созданы: программа для расчета XY проекций директора ЖК в сечении XZ слоя жидкого кристалла и программа для автоматизации расчетов зависимости отражательной способности от напряжения, приложенного к ячейке.

Задача о распределении директора в слое ЖК рассматривалась в рамках модели, показанной на рис. 5: п- директор; в- угол преднаклона; ^-азимутальный угол; а - угол падения света; S = {cos a, sin а, 0} - вектор, характеризующий направление падающего светового луча.

Рис. 5. Модель численного расчета.

В расчетах пренебрегали некоторыми особенностями реальной геометрии падающего луча и слоя с переходной ориентацией директора: предполагали, что падающий луч является суперпозицией двух нормальных плоских волн; реальная структура переходного слоя заменялась на слоистую среду, формируемую вблизи краев электродов. Предполагается, что среда однородна вне переходного слоя (толщиной Ъ) при х < 0 и х> Ъ. ЖК директор п определяется выражением:

п(х, у, z) = {cos 0(х) cos <р(х), cos в(х) sin <р(х), sin в(х)}, (6)

где 0(х) = в0, <р(х) = щ при х<0; в(х) — 6¡, <р(х) = cp¡ при х> Ь. Так же предполагалось, что функции в(х) и <р(х) непрерывны в области 0 < х < Ъ и показатели преломления среды п±, лц не зависят от координат. В расчетах использовались следующие значения материальных констант жидкого кристалла (ЖК 1289): АГ//=1,0-10"6 дин; АГ^=1,2-10"6 дин; £¡¡=16,1; ej=5,4; типичные значения: для угла преднаклона (2°) и силы поверхностного сцепления (0,4 мДж/м2).

В, отсутствие электрического поля принятая модель приводит к однородному полю директора в Х2 сечении ячейки (рис. 6). Конечный размер проекций директора на...рис. 6а соответствует преднаклону директора, задаваемому граничными условиями.

Наклон проекций директора на рис. 6Ь соответствует направлению падающего светового луча 5. Под воздействием электрического напряжения, подаваемого на пары электродов 1-2 или 1-3 в слое ЖК формируются границы конечной толщины между участками с различной ориентацией директора (рис. 7). Рассчитана отражательная способность сформированной границы в рассмотренной модели для двух приближений: первое - для значений угла преднаклона и азимутального угла, взятых в центре ячейки (аппроксимация А); второе - для значений углов, усредненных по высоте ячейки (аппроксимация В). Проводились расчеты для обыкновенного и необыкновенного лучей.

Установлено, что результаты расчета для необыкновенного луча и полученные нами экспериментальные данные по зависимости отражательной способности границы от напряжения хорошо согласуются друг с другом и имеют вид пороговой зависимости (рис. 8).

а)

20 15

§ ю

N <;

80 120 X, мкм

160

200 3

Ь)

20 - 15

I ю

N 5 0

> ) / / I / / / / I / / / I / / I > ( I I I I / ( 1 I

0/40

80 120

X, мкм

160

200 3

Рис 6. Исходное (в отсутствие электрического поля) распределение проекций директора в Х2. сечении слоя ЖК1289: а - УЗ, проекции директора; Ь - ХУ проекции директора.

Отражательная способность границы для обыкновенного луча, как по экспериментальным данным, так и по результатам численных расчетов, оказалась значительно меньше и не превышает 10"3 от значения, соответствующего необыкнбвенному лучу.

Определены теоретические значения порогового напряжения, соответствующего полному внутреннему отражению: 1,2 В - для аппроксимации А и 1,6 В — для аппроксимации В. Оба теоретических значения близки к пороговому напряжению (1,5 В), полученному нами экспериментально.

Экспериментально определены значения критического угла внутреннего отражения = 75° ). Найденное значение находится в хорошем соответствии с

результатами проведенных нами численных расчетов (атЫ = 64 град.), выполненных по формуле:

Опы^т1 (пх/п,). (7)

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям электрооптических явлений в эмульсиях жидких кристаллов с ориентационной структурой капель, управляемой электрическим полем.

Исследовано прохождение света через слой эмульсии жидкого кристалла с каплями различного размера, при включении и выключении электрического поля, прикладываемого к слою эмульсии. Измерения проводились в скрещенных поляроидах. Дополнительно проводилось фотографирование эмульсии в параллельных поляроидах для последующего определения размеров капель ЖК и оценки распределения капель по размерам.

Наблюдалась модуляция интенсивности светового потока (с глубиной модуляции порядка 50-80%) при включении и выключении напряжения на электродах ячейки (рис. 9 с, <1).

Время релаксации ориентационной структуры в каплях ЖК при выключении поля уменьшается с переходом к эмульсиям с меньшими размерами капель, обратно пропорционально квадрату радиуса капли. Этот результат находиться в качественном соответствии с формулой, полученной ранее' при рассмотрении времен переориентации директора в каплях ЖК, диспергированных в полимерной матрице (РБЬС):

т = ГИ1/Ке258<, . (8)

где Г - вязкостной вращающий момент, Л,2- средний квадрат кривизны поля директора в капле, е - диэлектрическая проницаемость ЖК, - степень ориентационного порядка в ограниченной ЖК системе.

Установлены: деформация капель жидкого кристалла ЖК1289 в эмульсии на основе ПМС5 под действием электрического поля и слияние отдельных капель расположенных на противоположных поверхностях ячейки, с образованием цилиндрических перемычек (рис. 10). Данное явление может представлять интерес для разработки электрически управляемых оптических затворов.

На рис. 11 представлены результаты исследования влияния электрического поля на фазовое равновесие в дисперсной системе: зародыши нематической фазы -изотропная фаза жидкого кристалла ЖК440. Вблизи температуры нематик-изотропного перехода, в отсутствие поля, наблюдалась область, состоящая из капель нематической фазы, погруженных в изотропную фазу ЖК440 (рис. 11а)

1 Roussel F., Fung B.M. Ancoring behavior, orientational order, and reorientation

dynamics of nematic liquid crystal droplets dispersed in cross-linked polymer networks // Physical Review. 2003. Vol. E 67. P. 041709.

а)

20 15 10 ^

N 3

Ь)

г > / »

I I Г 4

\ I / /

( I / /

I » / /

I М '

I < / У

I I / /

( / ✓ ♦

20 15 1 ю

N 5

80 120 X, мкм

160

200 3

<1>

201 15

11)11 г I I « I /

N 5 .

ттгг

/II/ / / * ( / / / / / г II * / / I / / Г1 ✓ г / / / / / /

I ! / I ( Г ( !

777

I I I / Г I I >111 >111 >¡11 >111

> > I > >111

> I I /

> I > >

777

0^ 40 80 120 160 X. мкм

20 15

N 5-

77777 > / 1 /

; г / I I 111»! 10' I I * I 11(11

1 > I / I ; / / I / >>> г /П1

200 3

( Г I

I г <

I I I

I г I

I I (

80 120 X, мкм

160\ 200 3

40 80 120 X мкм

160

200 3

Рис. 7. Результаты численного моделирования распределений проекций ЖК директора по сечению 2Х ячейки при различной величине и конфигурации электрического поля: а) в исходном состоянии, в отсутствие электрического поля; Ъ-при напряжении С/ = 2,6 В, приложенном к электродам 1 и 2 ячейки: с - при напряжении и = 2,6 В, приложенном к электродам 1 и 3 ячейки.

, Ч г ^ 1

1 ;

--1— --1-1-:

О 0.5

1 1.5

ив

2 2,5 3

Рис. 8. Отражательная способность для необыкновенной волны, отраженной от границы между участками в слое ЖК с гомеотропной и планарной ориентацией директора в зависимости от напряжения: 1 - экспериментальные данные; 2 и 3 -варианты численного моделирования, для аппроксимаций А и В соответственно.

«) Ь)

Рис. 9. Изменение оптической плотности эмульсии 8% ЖК1289 в ПМС5 при включении и выключении напряжения на электродах ячейки: а), с) - для эмульсии с размерами капель порядка 20 мкм; Ь), ё) — для эмульсии с размерами капель менее 10 мкм.

Рис 10. Деформация и слияние нематических капель жидкого кристалла ЖК1289 в эмульсии на основе ПМС5 под действием электрического поля на видах: сверху (а, Ь) и сбоку (с, с!) относительно плоскости ячейки.

Электрическое напряжение порядка 9 В, приложенное к слою указанной дисперсной системы, приводило к росту капель нематической фазы и появлению новых капель нематической фазы в области изотропного состояния.

Рис. 11. Рост дисперсной жидкокристаллической фазы (БЬС) на границе нематической (И) и изотропной (I) фаз под действием электрического поля в ЖК440: а) Е = 0; Ь) Е = 9 кВ/см. Температура на границе раздела фаз Т - 345,7 К. Поляризаторы скрещены под углом 90

Наблюдаемый эффект — обратим. При выключении поля восстанавливалось исходное состояние наблюдаемой двухфазной системы. Крупные капли уменьшались в размерах. Мелкие, вновь образовавшиеся капли, исчезали. Механизм эффекта может быть связан с увеличением ориентационной упорядоченности в зародышевых каплях нематической фазы, что приводит к росту температуры фазового перехода. Возможно применение данного эффекта в ЖК устройствах для оптоволоконной техники, например в затворах.

ВЫВОДЫ

1. Созданы оригинальные экспериментальные установки с элементами автоматизации и разработаны методики исследования электрооптических характеристик микронеоднородных сред на основе жидких кристаллов — слоя жидкого кристалла с неоднородной ориентацией директора и эмульсии жидкого кристалла в изотропной жидкости.

2. Впервые исследовано распространение света в плоскости тонкого слоя жидкого кристалла с положительной анизотропией диэлектрической проницаемости (ЖК1289) при наличии резких пространственных границ между различными ориентационными структурами, индуцируемыми электрическим полем.

3. Обнаружены и исследованы эффекты:

— преломления световой волны при прохождении из области с планарной ориентацией директора в область с гомеотропной ориентацией директора;

— отражения световой волны от границы раздела между гомеотропной и планарной ориентациями;

— фокусировки световой волны, распространяющейся в прямолинейных и криволинейных каналах с гомеотропной ориентацией директора, ограниченных участками ЖК с планарной ориентацией директора;

- расхождения светового пучка, проходящего в канале с планарной ориентацией директора, ограниченном участками ЖК с гомеотропной ориентацией директора;

4. Определены характерные времена протекания исследованных электрооптических явлений.

- установлено, соответствие результатов расчета и экспериментальных данных по зависимости отражательной способности границы от напряжения; при этом теоретические значения порогового напряжения, соответствующего полному внутреннему отражению от границы необыкновенного луча (1,2 В и 1,6 В), близки к значениям, определенным из эксперимента (1,5 В).

- экспериментально определено значение критического угла полного внутреннего отражения (amin = 75°), которое находится в хорошем соответствии с результатами численных расчетов (ат1„ ~ 64°).

6. Исследовано прохождение света через слой эмульсии жидкого кристалла с каплями различного размера, при включении и выключении электрического поля, прикладываемого к слою эмульсии. Установлено, что при наблюдении в скрещенных поляроидах глубина модуляции света может быть порядка 50-80%, что позволяет использовать данный эффект на практике. Время релаксации ориентационной структуры в каплях ЖК при выключении поля уменьшается с переходом к эмульсиям с меньшими размерами капель.

7. Установлена деформация капель жидкого кристалла ЖК1289 в эмульсии на основе ПМС5 под действием электрического поля и слияние отдельных капель расположенных на противоположных поверхностях ячейки, с образованием цилиндрических перемычек.

8. Установлено, что электрическое поле приводит к росту капель нематической фазы на границе раздела нематической и изотропной фаз и к появлению новых капель нематической фазы в области изотропного состояния.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Максимочкин А.Г., Лукин A.B., Максимочкин Г.И, Пасечник C.B. Исследование акустооптических свойств микронеоднородных сред на основе жидких кристаллов в электрических полях. // Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества. 2005. Т. 1. С. 37-40.

2. Maksimochkin A.G., Pasechnik S.V., Maksimochkin G.I., Tsvetkov V.A., Chigrinov V.G. Electro-optical Properties of nematic liquid crystal emulsion // 21th International Liquid Crystal Conference. Colorado, USA, 2006. SURFP-4.

3. Maksimochkin A.G., Pasechnik S.V., Tsvetkov V.A., Yakovlev D.A., Maksimochkin G.I., Chigrinov V.G. Optical Switching in a plane of Liquid Crystal Layer // 13th International Display Workshops. Otsu, Japan, 2006. LCTp3-6.

4. Maksimochkin A.G., Pasechnik S.V., Tsvetkov V. A., Yakovlev D., Maksimochkin G.I., Chigrinov V.G. Formation of electrically controlled waveguide channel in thin liquid crystal laser // Book of abstracts International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling. Kharkov, Ukraine, 2006. Op22.

5. Maksimochkin A.G., Pasechnik S.V., Tsvetkov V.A., Yakovlev D.A. Maksimochkin G.I. Chigrinov V.G. Electrically controlled switching of light beams in the plane of liquid crystal layer// Optics Communications^ 2006. V. 269. P. 91-98.

6. Максимочкин Г.И., Пасечник C.B., Максимочкин А.Г., Лукин А.В., Цветков В.А. Влияние электрического поля на ориентационную упорядоченность и фазовые переходы в эмульсиях жидких кристаллов. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2005. № 1-2. С. 107-111.

7. Пасечник С.В., Максимочкин Г.И., Цветков В.А., Максимочкин А.Г. Микрофотометрия дисперсий жидких кристаллов в изотропных жидкостях // Тезисы докладов 5-й международной конференции по лиотропным жидким кристаллам. Иваново, 2003. С. 26.

8. Пасечник С.В., Максимочкин Г.И., Цветков В.А., Максимочкин А.Г. Акустические исследования ориентационной упорядоченности в тонких слоях жидких кристаллов, ограниченных твердыми поверхностями // Сборник докладов XV сессии Российского акустического общества. Нижний Новгород, 2004. Т. 1. С. 132a-132d.

9. Maksimochkin G.I., Pasechnik S.V., Kralj S., Maksimochkin A.G. Critical ulrasound absorption in liquid crystal emulsions in the vicinity of a clearing point // Book of abstracts 20th Int. Liquid Crystal Conference. Ljubljana, Slovenia, 2004. SURF-P035.

10. Максимочкин Г.И., Максимочкин А.Г., Пасечник С.В. Акустическая спектроскопия эмульсий жидких кристаллов. // Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества, 2005. Т. 1. С. 30-33.

11. Maksimochkin G.I., Pasechnik S.V, Maksimochkin A.G., Tsvetkov V.A., Svetec M, Kralj S. Acoustic study of N-I phase transition in liquid crystal-silicon oil emulsion // Book of abstracts 20th Int. Liquid Crystal Conference. Colorado, USA, 2006. SURFP-26

12. Патент № 2276783 РФ, МКИ G01N29/04. Акустическое устройство для контроля многослойной конструкции / Максимочкин Г.И., Пасечник С.В., Максимочкин А.Г., Алешин В.А. (РФ). Заявка № 2004110713/28, 08.04.2004; Опубл. 20.05.2006, Бюл. № 14. 4 с.

Принято к исполнению 16/11/2006 Исполнено 16/11/2006

Заказ № 940 Тираж: 100 экз.

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (495) 975-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Максимочкин, Александр Геннадьевич

Введение.

Глава 1. Обзор литературы по электрооптическим свойствам микронеоднородных жидкокристаллических материалов и их использованию в устройствах управления световым излучением.

1.1. Общие сведения о жидкокристаллических материалах.

1.2. Механизмы воздействия электрического поля на структуру нематического жидкого кристалла.

1.3. Применения жидкокристаллических материалов в электрооптических устройствах управления световым излучением.

1.3.1. Дефлекторы на щитовидной деформаг^ии.

1.3.2. Дефлекторы на явленны нарушенного полного внутреннего отраэюения

1.3.3. Волноводные модуляторы на жидких кристаллах.

1.4. Ключевые требования к жидкокристаллическим материалам в современных устройствах и системах оптоволоконной техники.

1.4.1. Оптическая прозрачность.

1.4.2. Потери.

1.4.3. Зависимость от поляризации и дисперсия в режиме поляризаъ^ии.

1.4.3. Зависимость от длины волны и хроматическая дисперсия.

1.4.4. Время отклика.

1.4.5. Температурная зависимость.

1.4.6. Примеры использования жидких кристаллов в современных оптоволоконных устройствах.

1.5. Постановка задач и выбор объектов исследования.

1.5.1. Задачи исследования.

1.5.2. Объекты исследования.

Глава 2. Разработка экспериментальных установок и методики исследования структуры и электрооптических явлений в микронеоднородных слоях и в эмульсиях жидких кристаллов.

2.1. Блок-схемы экспериментальных установок для исследования электрооптических явлений в микронеоднородных жидкокристаллических материалах.

2.1. /. Установка для исследования распространент света в плоскости слоя

2.1.2. Установка для исследования распространенгш света в элщьсиях жидких кристаллов.

2.2. Конструкции измерительных ячеек.

2.3. Методы получения эмульсий жидких кристаллов.

2.4. Методы контроля свойств микронеоднородных ЖК материалов.

2.4.1. Контроль структуры микронеоднородных ЖК материалов методом цифровой микроскопии.

2.4.2. Оценка размера капель ЖК в эмульсиях методом динамического рассеяния света.

2.4.3. Контроль характеристик фазового перехода в каплях ЖК в эмульсиях акустическим методом.

2.5. Разработка элементов автоматизации измерений и обработки данных.

2.6. Выводы по второй главе.

Глава 3. Исследование ориентационной структуры и электрооптических явлений в слое жидкого кристалла с неоднородностями, индуцируемыми электрическим полем.

3.1. Изучение отражения и преломления света в слое нематического жидкого кристалла с переменой ориентацией директора, индуцированной электрическим полем.

3.1.1. Вводные замечания.

3.1.2. Условия проведения эксперимента.

3.1.3. Отрсо/сение и преломление света, распространяющегося в плоскости слоя ЖК.

3.1.4. Глубина модуляции и время отклика для луча света в ЖК слое при включении и выключении электрического поля.

3.2. Численное моделирование ориентационной структуры и распространения световой волны в слое жидкого кристалла с неоднородностями ориентации, индуцированными электрическим полем.

3.3. Изучение фокусировки световой волны, распространяющейся в слое НЖК в канале, образованном участками ЖК с различной ориентацией директора.

3.3.1. Фокусировка света в плоском прямолинейном канале.

3.3.2. Фокусировка света в плоском криволинейном канале.

3.4. Выводы по третьей главе.

Глава 4. Исследование структуры, физических свойств и электрооптических эффектов в эмульсиях жидких кристаллов.

4.1. Структура и физические свойства эмульсий жидких кристаллов.

4.1.1. Определение размеров капель ЖК и распределенгш капель ЖК по размерам в эмульсиях.

4.1.2. Оценка характеристик фазовых переходов в каплях ЖК в эмульсиях по акустическим данным.

4.2. Исследование прохождения света через слой эмульсии жидкого кристалла

4.2.1. Прохождение света через насыщенный раствор и эмульсию жидкого кристалла при температурах вблизи точки расслаивания.

4.2.2. Прохождение света через слой эмульсии ЖК в пульсирующем электрическим полем.

4.3. Исследование влияния электрического поля на структуру и фазовое равновесие в эмульсии жидкого кристалла.

4.3.1. Деформаг}ия и слияние капель ЖК в электрическом поле.

4.3.2. Фазовое равновесие в эмульсии капли нематика - изотропная фаза жидкого кристалла в электрическом поле.

4.3.3. Перемещение капель в эмульсии жидкого кристалла в неоднородном электрическом поле.

4.4. Выводы по четвертой главе.

Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Структура и электрооптические свойства микронеоднородных сред на основе нематических жидких кристаллов"

Актуальность темы. Диссертация посвящена экспериментальным исследованиям электрооптических свойств жидкокристаллических (ЖК) систем с различным типом пространственной неоднородности. Структура жидких кристаллов (ЖК) занимает промежуточное положение между анизотропными телами и изотропными жидкостями. Характерной особенностью жидких кристаллов является высокая чувствительность к различным внешним воздействиям, таким, например, как температура и электрическое поле. Микронеоднородные ЖК системы в последнее время находят широкое применение при разработке дисплеев, индикаторов, устройств хранения информации и т.п.

Прикладное значение данной работы состоит в обнаружении новых электрооптических эффектов в слоях с переменой ориентацией директора и в ЖК эмульсиях, которые могут найти применение в устройствах оптоволоконной техники.

Цель работы. Изучение электрооптических свойств микронеоднородных жидкокристаллических сред с различной структурой - слоев жидких кристаллов с индуцированной электрическим полем пространственной неоднородностью ориентационной структуры, а также эмульсий жидких кристаллов в изотропной жидкости.

Достижение данной цели включает решение следующих частных задач:

Научная новизна. Впервые экспериментально исследованы электрооптические эффекты: отражения, преломления, фокусировки и расхождения световой волны, распространяющейся в плоскости слоя ЖК при наличии индуцированных электрическим полем граничных областей между участками с различной ориентационной структурой. Впервые измерены электрооптические характеристики и глубина оптической модуляции в микроэмульсиях жидких кристаллов; установлено уменьшение времени ориентационной релаксации с уменьшением размера капель ЖК. Впервые обнаружены эффекты: формирования дисперсной мезофазы в слое жидкого кристалла под действием переменного электрического поля.

Практическая ценность. Установлена возможность управления с помощью электрического поля оптическими лучами, распространяющимися в плоскости жидкокристаллического слоя за счет отражения и преломления световых волн на границе раздела участков ЖК с различной ориентацией. Экспериментально реализован управляемый полем оптический канал с границами, образованными переходными областями в слое ЖК с изменяющейся ориентацией директора от планарной ориентации во внешней относительно канала области ЖК до гомеотропной ориентации ЖК внутри оптического канала. Созданы экспериментальные установки для исследования электрооптических эффектов в микронеоднородных жидкокристаллических средах с различной ориентационной структурой. Установки позволяют проводить микроскопические и фотометрические измерения при различных температурах и напряженностях электрического поля; при различных режимах освещения образцов. Это позволило получить достоверную информацию об электрооптических характеристиках исследованных микронеоднородных жидкокристаллических систем. Полученные температурные и временные зависимости электрооптических свойств микродисперсных фаз жидких кристаллов являются научной основой для практического применения микронеоднородных сред на основе жидких кристаллов в качестве рабочих тел в устройствах волоконной оптики и устройствах отображения информации.

Автор защищает. Методику экспериментального исследования и результаты численного моделирования электрооптических эффектов в микронеоднородных жидкокристаллических средах. Обнаруженные закономерности в изменении ориентационной структуры и в распространении света в микронеоднородных жидкокристаллических средах - в слое жидкого кристалла и в эмульсии жидкого кристалла, при воздействии электрического поля.

Апробация работы. Содержание работы докладывалось: на V международной конференции по лиотропным жидким кристаллам, Иваново, 2003; на международной школе молодых ученых "IV Чистяковские чтения", Иваново, 2004; на 15-й 16-й сессиях Российского Акустического Общества, Москва, 2004-2005; на 20-й международной конференции по жидким кристаллам, Lubljana, Slovenia, 2004; на 21-й международной конференции по жидким кристаллам, Colorado, USA, 2006; на международном конгрессе "Лазеры и моделирование оптоволоконных сетей", Харьков, Украина, 2006; на 6-м международном конгрессе "Численное моделирование оптоэлектронных устройств", Singapore, 2006; на 13-м международном симпозиуме по дисплеям, Otsu, Japan, 2006;

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Выводы

1. Создана оригинальная экспериментальная установка с элементами автоматизации и разработана методика измерения электрооптических характеристик микронеоднородных сред на основе жидких кристаллов - слоя жидкого кристалла с неоднородной ориентацией директора и эмульсии жидкого кристалла в изотропной жидкости.

2. Впервые исследовано прохождение света вдоль тонкого слоя жидкого кристалла ЖК1289 с различными ориентационными структурами, индуцируемыми электрическим полем:

3. Исследованы эффекты при прохождении световой волны вдоль слоя ЖК1289: преломление световой волны при прохождении из области с планарной ориентацией директора в область с гомеотропной ориентацией директора; отражение световой волны при прохождении в области с гомеотропной ориентацией директора и падающей на границу области с планарной ориентацией; фокусировка световой волны, проходящей в канале с гомеотропной ориентацией директора, ограниченном участками ЖК с планарной ориентацией директора; расхождение светового пучка, проходящего в канале с планарной ориентацией директора, ограниченном участками ЖК с гомеотропной ориентацией директора; многократная фокусировка световой волны (волноводный канал), проходящей в криволинейном канале с гомеотропной ориентацией директора, ограниченном участками с планарной ориентацией директора;

4. Измерены времена формирования и разрушения границ между различными ориентациями директора в слое ЖК1289 при включении и выключении поля (0,6 сек. и 2,2 сек соответственно).

5. Выполнены численное моделирование распределения директора в слое ЖК1289 при различной величине и конфигурации электрического поля и расчет отражательной способности (для необыкновенного луча) границы в слое ЖК с различной ориентацией директора: установлено, что результаты расчета и экспериментальные данные по зависимости отражательной способности границы от напряжения хорошо согласуются друг с другом и имеют вид пороговой зависимости; определены теоретические значения порогового напряжения, соответствующего полному внутреннему отражению от границы: 1,2 В и 1,6 В. Результаты расчета близки к пороговому напряжению (1,5 В), полученному экспериментально; отражательная способность границы для обыкновенного луча как по экспериментальным данным, так и по результатам численных расчетов оказалась значительно меньше и не превышает Ю-3; экспериментально определены значения критического угла внутреннего отражения (amjn = 75 градусов). Найденное значение находятся в хорошем соответствии с результатами проведенных нами численных расчетов (ат;п = 64 град.).

6. Исследовано прохождение света через слой эмульсии жидкого кристалла с каплями различного размера, при включении и выключении электрического поля, прикладываемого по толщине ячейки. Установлено, что при наблюдении в скрещенных поляроидах глубина модуляции света может быть порядка 50-80%. Время релаксации ориентационной структуры в каплях ЖК при выключении поля уменьшается с переходом к эмульсиям с меньшими размерами капель.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Максимочкин, Александр Геннадьевич, Москва

1. Чистяков И. Г. Жидкие кристаллы. М.: Наука, 1966. 127 с.

2. Капустин А, П. Электрооптические и акустические свойства жидкихкристаллов. М.: Наука, 1973. 232 с.

3. Вистинь Л. К, Чистяков И.Г. Жидкие кристаллы. М.: Знание, 1975. 63с.

4. Goodby J.W., Gray .G.W. Guide to the nomenclature and classification ofliquid crystals. Handbook of liquid crystals. Ed. D. Demus et. Al. Weinheim: Wiley-VCH, 1998. V. 1. P. 17-23.

5. Томилин М.Г., Пестов CM. Свойства жидкокристаллических материалов.

6. С.-П.: Политехника, 2005. 296 с.

7. Сонин А.С. Лекции о жидких кристаллах Ч. 1,2. М: изд-во МГУ, 1979.158с. 1980. 174с.

8. Холестерические жидкие кристаллы. Сб.науч.тр. Под редакцией Г.М.

9. Жарковой. Новосибирск: СО АН СССР. ИТПМ, 1976. 100 с.

10. Свойства и применение жидкокристаллических индикаторов. Сб.науч.тр.

11. Под ред. Г.М. Жарковой. Новосибирск: СО АН СССР. ИТПМ, 1980. 99с.

12. Ferganson J. L. Polymer encapsulated nematic liquid crystals for display andlight control applications // SID Degest, 1985. Vol. 16. P. 68-70.

13. Naciri J., Mery S., Pfeifer S. et al. Novel ferroelectric liquid-crystalline polymers with fast electrooptic switching times // J. SID, 1994. V. 2. N.4. P. 175-180.

14. Жаркова Г.М., Сонин А.С. Жидкокристаллические композиты. Новосибирск: ВО "Наука", 1994. 214с.

15. Zaharov А. V., Thoen J. Effect of aerosol dispersions on the nematic-to-isotropic interface // Eur. Phys. J., 2005. Vol. E 17. P. 447-453.

16. Stark H. Physics of colloidal dispersions in nematic liquid crystals // Physics

17. Reports. 2001. V. 351. P. 387-474.

18. Grawford G.P., Zumer S. In Liquid Crystals in Complex Geometries Formedby Polimeers and Porous Networks, edited by G.P.Crawford and S.Zumer. Chap. 1. Tayllor and Francis: London, 1996. 505 p.

19. ZidansekA. et al. Deuteron NMR study of liquid crystals confined in aerogelmatrices//Phys. Rev. E., 1995. V. 51. P. 3332-3340.

20. Блинов Л. M. Электро и магнитооптика жидких кристаллов. Москва:

21. Наука", гл. ред. физ.-мат. лит., 1978. 334с.

22. Капустин А. П. Электрооптические и акустические свойства жидких кристаллов. М.: Наука, 1973. 232 с.

23. Фейнман Р. Лейтон Р. СэндсМ. Фейнмановские лекции по физике Т. 5.1. М.: МИР, 1966. 295с.

24. Chigrinov V. G. Liquid Crystal Devices: Physics and Applications. Boston1.ndon: Artech-House, 1999. 357 c.

25. Baier-Saip J. A., Bostanjoglo O., Eichler H. J., Makdonald R. Voltage Dependence of Microsecond Switching in a Nematic Optical Phase Modulator//J. Appl. Phys., 1995. V. 78. P. 5.

26. Karpierz M.A., Jaworowicz K., Brzdakiewicz K. A., Sierakowski M. Spatial i) Solitons in Twisted Nematic Layer // International Workshop on Liquid

27. Crystals for Photonics, 2006. Gent Belgium. 0-08.

28. Zhang A., Chan K., Demokan M, Chan V., Chan P., Kwok H. S., Chan A.1.tegrated liquid crystal optical switch based on total internal reflection // Appl. Phys. Lett., 2005. V. 86. P. 211108.

29. Kwok H. S,, Chigrinov V. G., Takada II., Takatsu H. New Developments in1.quid Crystal Photo-Aligning by Azo-Dyes // IEEE/OSA J. of Disp. Techn, 2005. P. 41-50.

30. Saleh В. E. A., Teich M.C. Fundamentals of Photonics. Wiley: New York,1991. 602 p.

31. Блинов Л.М. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М.: Наука,1978.384 с.

32. Максимов В.П., Кириченко Г.В. Управляемые транспаранты на жикихкристаллах. Зарубежная электроника, 1978. № 6. с.91-112.

33. Цветков В.А. Жидкие кристаллы в узлах и устройствах оптической обработки информации // Зарубежная радиоэлектроника, 1980. № 4. с.76-96.

34. Display systems: design and applications / Ed. L.W. MacDonald, A. C. Lowe. Chichester: Wiley, 1997. 418 p.

35. Fray A. F., Yones D. Large angle beam deflector using liquid crystal // El.1.tt., 1975. № 16. p.358-359.

36. Kashnow R. A., Stein С R. Total-reflection liquid crystal electrooptical device

37. Appl. Opt, 1973. v. 12. № 10. P 2309-2311.

38. Labrunie G., Valette S. Nematic liquid crystal digital light deilector // Appl.

39. Opt., 1974. v. 13. № 8. p. 1802-1806.

40. Channin D. J. Optical waveguide modulation using nematic liquid crystals //

41. Appl. Phys. Lett, 1973. v. 22. № 8. p. 365-366.

42. Channin D. J. Liquid crystal optical waveguides // RCA Review, 1974. № 35.p. 652-666.

43. Sheridan J. P., Weiss J. A., Giallorenzi T. G. Waveguiding characteristics ofchole-steric nematic and smectic liquid crystal thin films // IEEE Eiectr. Dev. Conf, 1974. F015.

44. Giallorenzi T. G., Sheridan J. P. Light scattering from nematic liquid crystalwaveguides //Appl. Phys., 1975. v. 46. № 3. p. 1271-1282.

45. Sheridan J. P., Schnur I. M., Giallorenzi T. G. Electro-optic switching in low- loss liquid crystal waveguides // Appl. Phys. Lett, 1973. v. 22. № 11. p. 560-561.

46. Giallorenzi T. G., Sheridan J. P. Light scattering from nematic liquid crystalwaveguides // Appl. Phys., 1975. v. 46. № 3. p. 1271-1282.

47. Sos/towslcy T. P. Polarization mode filters for integrated optics // Optics Commun., 1972. v. 4. №. 6. p. 408-412.

48. J. L. De Bougrenet, De La Tocnaye Engineering liquid crystals for optimaluses in optical communication systems // Liquis Crystals, 2004. V. 31. №2. P. 241-269.

49. Fujikake H., Kuki Т., Nomoto T.,Tsuchiya Y., Utsumi Y. Thick polymer-stabilized liquid crystal films for microwave phase control // J. appl. Phys. V.89. P. 5295.

50. Snen A., Johnson KM. // IEEE Photon.Technol. Lett, 1995. V.7. P. 379.

51. Yamamoto S., Ebihara T„ Kato N„ Hoshi H. II Ferroelectrics, 1991. V. 144.1. P. 81.

52. Johansson M.t Hard S., Robertson В., Manolis I., Wilkinson Т., Crossland

53. Adaptive beam steering implemented in a ferroelectric liquid-crystal spatial-light-modulator free-space, fiber-optic switch//Appl. Opt. V. 41. P. 4904. « 44. Snen A., Johnson К. M. I/ IEEE Photon. Technol. Lett, 1995. V.7. P. 379.

54. Bowley C.C., ZumerS., Crawford G.P. SID, 1999. Dig. 32.

55. Lee W.Y., Lin J. S., WangS. Y. // Laser Technol, 1995. V. 13. P. 49.

56. Montgomery G. P. Polymer-dispersed liquid crystal films for light controlapplications //Proc. SPIE, 1989. 1080. P.242.

57. Pain, F., Coquille', R., Vinouze, В., Wolffer, N., and Gravey, P., Active 1*Nsplitter based on cascaded beam shifters at 1.5(im // in Proceedings of ECOC'98, 1998. Madrid, pp. 295-296.

58. ShinsukeM. NTT. 2001. patent JP 2000193920.

59. Tan A., Bakova A., Wolffer N.,Vinouze В., Gravey P. // Proc. SPIE, 2000. V.4089. P.208.

60. Stinson T. W., Lister J. D. Pretransitional Phenomena in the Isotropic Phaseof aNematic Liquid Crystal // Phys.Rev.Lett, 1970. V.25. P. 503.

61. Ailing Zhang, Kam Tai Chan, M.S. Demokan, Victor W.C. Chan, Philip C.H.

62. Chan, Hoi S. Kwok, Andy H.H. Chan Integrated liquid crystal optical switch based on total internal reflection // Applied Physics Letters, 2005. 86. P. 211108.

63. Zubia J., Durana G., Arrue J., Garces I. Design and performance of activecoupler for plastic optical fibers // Electronic letters, 2002. V. 38. № 2. P. 66.

64. Larsen Т. T. et al., Optical devices based on liquid crystal photonic bandgapfibres // Opt. Express, 2003. V.ll. P. 2589-2596.

65. Alkeskjold Т. T. et al., All-optical modulation in dye-doped nematic liquidcrystal photonic bandgap fibers // Opt. Express, 2004. V. 12. P. 5857-5871.

66. Grawford G.P., Zumer S. In Liquid Crystals in Complex Geometries Formedby Polimeers and Porous Networks, edited by G.P.Crawford and S.Zumer// London: Tayllor and Francis, 1996. 505 p.

67. Physical properties of liquid crystals / Ed. G.W. Gray at al. Weinheim: Wiley-VCH, 1999. 503 p.

68. Чандрасекар С. Жидкие кристаллы. М.: Мир, 1977. 400 с.

69. Барник М.И., Беляев С.В., Гребенкин М.Ф. и др. Электрическиеоптические и вязкорупругие свойства жидкокристаллической смеси азоксисоединений // Кристаллография, 1978. Т. 23. вып. 4. с.805-810.

70. Спектроскопия оптического смешения и корреляция фотонов, под ред. Г. Камминса и Э. Р. Пайка. М.: Наука, 1978. 620 с.

71. Berne B.J. and Pecora R. Dynamic Light Scattering with Applications to Chemistry Biology and Physics. N.Y.:Willey-Interscience, 1976. 489 P.

72. Cummins H.Z. and Pike E.R. eds. Photon Correlation Spectroscopy and Velocimetry. N.Y.: Plenum Press, 1977. 430 P.

73. Капустин А.П., Капустина О.А. Акустика жидких кристаллов. М.: Наука, 1986. 247с.

74. Анисимов М.А. Критические явления в жидкостях и жидких кристаллов.1. М.: Наука, 1987. 271с.

75. Maksimochkin G.I., Pasechnik S.V., Kralj S., Maksimochkin A.G. Criticalulrasound absorption in liquid crystal emulsions in the vicinity of a clearing point // Book of abstracts 20th Int. Liquid Crystal Conference. Ljubljana, Slovenia, 2004. SURF-P035.

76. Максимочкин Г.И., Максимочкин А.Г., Пасечник С.В. Акустическая спектроскопия эмульсий жидких кристаллов. // Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества, 2005. Т. 1. С. 30-33.

77. Патент № 2276783 РФ, МКИ G01N29/04. Акустическое устройство дляконтроля многослойной конструкции / Максимочкин Г.И., Пасечник С.В., Максимочкин А.Г., Алешин В.А. (РФ). Заявка № 2004110713/28, 08.04.2004; Опубл. 20.05.2006, Бюл. № 14. 4 с.

78. Liu Y.J., Sun X. W., Liu J.К, Dai H.T., Xu K.S. II Digest of Technical Papers

79. Society for Information Display 2005 International Symposium, Boston, Massachusetts. USA, 2005. P. 682-685.

80. Gros E„ DupontL. И IEEE Photonics Technology Letters, 2001. V.13, P.115117.

81. Khoo I. C., Normandin R. Nonlinear liquid-crystal fiber-fiber coupler foroptical switching and gating operations // J. Appl. Phys, 1989. V.65. P.6.

82. Де Жен П. Физика жидких кристаллов. М.: Мир, 1977. 400 с.

83. Ncikamura М., J. И Appl. Phys, 1981. V. 52. Р.7.

84. Marcuse D., Theory of dielectric optical waveguides, Academic Press, Boston, 1991.350 р.

85. Hutsebaut X., Cambournac C., Haelterman M., Beeckmcin J., Neyts K. Measurement of the self-consistent waveguide of an accessible soliton J. Opt. Soc. Am. 2005. V. B.22. P. 7.

86. Langeven D., Bouchiat M.A. Anisotropy of the turbidity of an oriented nematic liquid crystal // Journal de physique, Colloque С1, supplement au, 1975. V. 36. N.3.P. 191-197.

87. Hecht E. Optics. Addison Wesley, 2002. 320 P.

88. Maksimochkin A.G., Pcisechnik S.V., Tsvetkov V.A., Yakovlev D.A. Maksimochkin G.I. Chigrinov KG. Electrically controlled switching of light beams in the plane of liquid crystal layer 11 Optics Communications. 2006. V.269. P. 91-98.

89. Де Жен П. Физика жидких кристаллов. Москва: Мир, 1977. 400 с.

90. Karpierz M. A., Jaworowicz K., Brzdakiewicz K. A., Sierakowski M. Spatial

91. Solitons in Twisted Nematic Layer, International Workshop on Liquid Crystals for Photonics, Gent. Belgium. 2006.0-08.

92. Conti C., Peccianti M., Assanto G., Observation of Optical Spatial Solitons in

93. Highly Nonlocal Medium // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92 P. 11.

94. Marcnse D., Theory of dielectric optical waveguides. Boston: Academic Press, ,1991. 350 P.

95. Scharf Т., Fontannaz J., Bouvier M., Grupp J. An Adaptive Microlens Formed by Homeotropic Aligned Liquid Crystal with Positive Dielectric Anisotropy// Mol. Liq Cryst., 1999. V. 331. P. 235-243.

96. Ярив Я., Юх П. Оптические волны в кристаллах. М.: Мир, 1987. 616 с.

97. HechtE., Optics. Addison Wesley, 2002. 565 P.

98. Ко D., Sambles J. R., Scattering matrix method for propagation of radiationin stratified media: attenuated total reflection studies of liquid crystals // J. Opt. Soc. Am., 1988. V. A5. P. 863-1866.

99. Yakovlev D. A., V. I. Tosy, KG. Chigrinov, 2005 SID International Symposium Digest of Technical Papers, 2005. C.58-61.

100. Liquid Crystal Materials and Technologies of Organic Intermediates & Dyes1.stitute (NIOPIK). Moscow, 1993.

101. Maksimochkin A.G., Pasechnik S.V., Maksimochkin G.I., Tsvetkov V.A., Chigrinov V.G. Electro-optical Properties of nematic liquid crystal emulsion I I 21th International Liquid Crystal Conference, 2006. Colorado. USA. SURFP-4.

102. Молочко В.А., Пестов C.M. Фазовые равновесия и термодинамика систем с жидкими кристаллами. М.: ИПЦ МИТХТ, 2003. 242 с.

103. Pcisechnik S.V., Maksimochkin G.I., Tsvetkov V.A. Structure and propertiesof liquid crystal emulsions: acoustic and optical investigation // Book of Abstr, 2003. 7th ECLC. Jaca. Spain. P. 25.

104. Ковалъчук А.В., Курик M.B., Лаврентович О.Д. и др. Структурные превращения в каплях нематика во внешнем электрическом поле ЖЭТФ, 1988. Т. 94. № 5. С. 350-364.

105. Зырянов В. Я., Пресняков В.В., Шабанов В. Ф. II Письма в ЖТФ, 1996. Т.22. № 14. С. 22-26.

106. Прищепова О. О., Паршин А. М., Крахалев М.Н., Зырянов В. Я., Шабанов

107. B. Ф., Назаров В. Г. Исследование магнитооптическим методом пенрехода фредерикса в биполярных каплях нематика с жестким поверхностным сцеплением // Материалы 6-й международной конференции по лиотропным жидким кристаллам. Иваново, 2006. С. 117.

108. Roussel F., Fung В.М. Ancoring behavior, orientational order, and reorientation dynamics of nematic liquid crystal droplets dispersed in cross-linked polymer networks // Physical Review, 2003. V. E 67. P. 041709.

109. Пасечник С.В., Максимочкин Г.И., Цветков В.А., Максимочкин А.Г. Микрофотометрия дисперсий жидких кристаллов в изотропных жидкостях // Материалы 5-й международной конференции по лиотропным жидким кристаллам. Иваново, 2003. С. 26.

110. Lev В. I., Nazarenko V. G., Nych А. В., Schur D„ Tomchuk P. M., Yamamoto J., Yokoyama H. Deformation of crystal droplets under the action of an external ac electric field // Phys. Rev. E., 2001. V.64. P.021706.

111. Казначеев А.В., Богданов M.M., Тараскин CA. О природе вытянутой формы тактоидов в лиотропных неорганических жидких кристаллах // ЖЭТФ, 2002. Т.122. №1. С.68-75.

112. Lev В.I., Nazarenko V.G., Nych А.В., Schur D., Tomchuk P.M., Yamamoto J., Yokoyama H. Deformation of liquid crystal droplets under the action of an external ac electric field//Phys. Rev. E., 2001. V. 64. P.021706.

113. Пасечник С.В., Максимочкин Г.И., Цветков В.А., Максимочкин А.Г.

114. Акустические исследования ориентационной упорядоченности втонких слоях жидких кристаллов, ограниченных твердыми поверхностями // Сборник докладов XV сессии Российского акустического общества. Нижний Новгород, 2004. Т. 1. С. 132a-132d.

115. Ротинян Т.А., Рюмцев Е.И., Язиков С.Б. Влияние электрического поля на фазовый переход изотропная жидкость жидкий кристалл // Письма в ЖЭТФ, 1987. Т. 46. № 8. С.331-333.

116. Wu S.T., Yang D.К. Reflectiv liquid crystal displays. Chichester: Wiley, 2001.335 р.t) 108. Воловик Г.E., Лаврентович О.Д. Топологическия динамика дефектов:точечные дефекты в каплях нематика// ЖЭТФ, 1983. Т. 85. № 6. С. 1997-2010.