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研究生： 林良真
Lin, Liang-chen
論文名稱： 使用雙面光配向技術製作高效率與偏振無關的染料摻雜液晶Fresnel光學透鏡
Highly efficient and polarization-independent Fresnel lens based on dye-doped liquid crystal using double-side photo-alignment technique
指導教授： 傅永貴
Fuh, Ying-guey
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 97
中文關鍵詞： 夫瑞奈區板 、聚焦效率 、雙面光配向
外文關鍵詞： Fresnel Zone Plate, Fresnel lens, Diffraction Efficiency, Double-side Photoalignment Technique
相關次數： 點閱：87  下載：3 
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    • 本篇論文主題是利用雙面光配向技術製作具有高聚焦效率、聚焦效率與入射偏振狀態無關，同時可藉由電壓調制聚焦效率的染料摻雜液晶的Fresnel lens光學元件(DDLC Fresnel lens)；而且該元件在第一聚焦處的聚焦效果有如一片1/2波板，此現象並不隨外加電壓改變而消失或變更。
    傳統夫瑞奈區板(Fresnel Zone Plate)為了達到聚焦的效果，必須犧牲部份聚焦效率而將偶數(或奇數)圈的同心圓環設計成不透光區域；但是在本篇論文所發表的DDLC Fresnel lens元件，因使用液晶取代傳統製程必需遮蔽掉的區域，所以聚焦效率會較夫瑞奈區板高，並利用雙面光配向技術將奇數同心圓環區的液晶長軸光配向成和偶數同心圓環區的液晶長軸互相垂直；當奇偶圓環區相位差(Relative Phase Shift)等於π時，此元件在第一聚焦處會產生最大聚焦效率，其值約為~37%，遠高於原夫瑞奈區板光罩聚焦效率~25.6%，且趨近於理論最大值~40.5%；另外，該元件的製程簡易，且擁有反應時間迅速的特性，這些優良特性使得此元件之應用潛力甚高。

    We demonstrated a highly efficient, polarization-independent and electrically tunable Fresnel lens based on dye-doped liquid crystal (DDLC) using double-side photoalignment technique. In addition, such a lens functions as a half-wave plate, and this feature could be well preserved under an applied voltage.
    The conventional Fresnel zone plate sacrifices the diffraction efficiency to get focus property at the focusing points by blocking the even (or odd) zones. In this presented DDLC Fresnel lens, the blocked even (odd) zones were replaced by LCs with the LCs director of those zones being orthogonal to the LCs director of odd (even) zones.
    At the relative phase shift of π between the odd and even zones, the primary diffraction efficiency has the maximum value. The maximum diffraction efficiency reaches ~37%, which approaches the theoretical limit ~40.5%. For reference, the diffraction efficiency of the used Fresnel zone plate mask is ~25.6%. In addition, the device is simple to fabricate, and has fast switching responses between focusing and defocusing state. These features make the device to have a high potential for practical application.

    摘要…………………………………………………………………Ⅰ Abstract……………………………………………………………Ⅱ 誌謝…………………………………………………………………Ⅲ 目錄…………………………………………………………………Ⅳ 表目錄………………………………………………………………Ⅶ 圖目錄………………………………………………………………Ⅷ 符號說明………… ………………………………………………XI 第一章 緒論…………………………………………………………1 第二章 液晶簡介……………………………………………………7 2.1 定義……………………………………………………………7 2.2 分類……………………………………………………………8 2.2.1向列型(Nematic)液晶……………………………………8 2.2.2膽固醇型(Cholesteric)液晶……………………………9 2.2.3層列型(Smectic)液晶……………………………………11 2.2.4碟狀(Discotic)液晶………………………………………15 2.3 特性……………………………………………………………17 2.3.1 秩序參數(S)………………………………………………18 2.3.2 折射率異方性( )…………………………………………19 2.3.3 介電常數異方性( )………………………………………25 2.3.4 彈性連續體理論…………………………………………28 2.3.5..Freedericksz Transition……………………………29 第三章 基礎理論………………………………………………………30 3.1 夫瑞奈區板(Fresnel Zone Plate)…………………………31 3.2 瓊斯矩陣(Jones Matrix)……………………………………40 3.2.1線偏振板(Linear Polarizer Plate)…………………41 3.2.2偏極旋轉板(Rotator Plate)……………………………42 3.2.3相位延遲板(Phase Retardation Plate)………………42 3.3 光引致染料分子轉向效應……………………………………45 3.3.1 正力矩效應(Positive Torque Effect)………………45 3.3.2 負力矩效應(Negative Torque Effect)………………47 3.3.3 光激發偶氮染料同素異構化反應(Photo-isomerization)…………………………………………………………………………48 3.3.4 吸附效應(Absorption Effect)………………………49 3.3.5 光致熱效應(Light-induced Thermal Effect)………51 3.3.6 光折效應(Phororefractive Effect)…………………51 3.4 溝槽理論(Groove Theory)……………………………………53 第四章 樣品製作與光路架設…………………………………………54 4.1 材料介紹………………………………………………………54 4.1.1向列型液晶E7………………………………………………54 4.1.2偶氮染料Methyl Red………………………………………55 4.2 製作流程………………………………………………………57 4.3 光路架設………………………………………………………63 4.4 實驗參數………………………………………………………65 第五章 結果與分析……………………………………………………68 5.1 水平配向樣品…………………………………………………68 5.2 雙面光配向DDLC Fresnel lens………………………………71 5.2.1外加電壓與聚焦效率之關係………………………………71 5.2.2入射偏振方向與聚焦效率之關係…………………………74 5.2.3與外加電壓無關的1/2波板特性…………………………75 5.2.4聚焦反應時間………………………………………………86 5.2.5第ㄧ階聚焦處的拍攝照片…………………………………86 5.3 結論……………………………………………………………92 第六章 總結與未來展望………………………………………………93 6.1 總結……………………………………………………………93 6.2 未來展望………………………………………………………94 參考文獻………………………………………………………………95

    1.J.Jahns and S.J.Walker, Appl. Opt. 29, 931-936 (1990).
    2.J.S.Patel and K.Rastani, Opt. Lett. 16, 532-534 (1991).
    3.Kasra Rastani, Abdellatif Marrakchi, Sarry F.Habiby, William M.Hubbard, Harold Gilchrist, and Robert E.Nahory, Appl. Opt. 30, 1347-1354 (1991).
    4.Yun-Hsing Fan, Hongwen Ren, and Shin-Tson Wu, Opt. Express 11, 3080-3086 (2003).
    5.Hongwen Ren, Yun-Hsing Fan, Shin-Tson Wu, Appl. Phys. Lett. 83, 1515-1517 (2003).
    6.Dong-Woo Kim, Chang-Jae Yu, Hak-Rin Kim, Sung-Jin Kim, and Sin-Doo Lee, Appl. Phys. Lett. 88, 203505-1-3 (2006).
    7.Tsung-Hsien Lin, Yuhua Huang, Andy Y.G.Fun, and Shin-Tson Wu, Opt. Express 14, 2359-2364 (2006).
    8.Andy Ying-Guey Fuh and Ko-Ting Cheng, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 8778–8781 (2006).
    9.C.R.Lee, T.S.Mo, K.T.Cheng, T.L.Fu, and A.Y.–G.Fuh, Appl. Phys. Lett. 83, 4285-4287 (2003).
    10.C.R.Lee, T.L.Fu, K.T.Cheng, T.S.Mo, and A.Y.–G.Fuh, Phys. Rev. E 69, 031704 (2004).
    11.San-Yi Huang et al, Appl. Phys. Lett. 88, 041104-1-3 (2006).
    12.松本正一 角田市良 合著,劉瑞祥 譯, “液晶之基礎與應用,”國立編譯館出版 (1996).
    13.液晶應用技術研究會 著, “最新液晶應用技術”, 建興出版社 (1997).
    14.紀國鐘、鄭晃忠 主編, “液晶顯示器技術手冊”, 台灣電子材料與元件協會(2002).
    15.小林駿介 著, “e世代液晶顯示器”, 全華圖書 (2002).
    16.趙中興 著, “顯示器原理與技術”, 全華圖書 (2001).
    17.Pochi Yeh et al, “Optical of Liquid Crystal Display,” John Wiley & Sons Inc. (2006).
    18.楊建人 譯, “光學原理”, 徐氏文教基金會 (2001).
    19.李冠卿 著, “近代光學”, 聯經出版事業公司(1988).
    20.I.Janossy, A.D.Lloyd and B.S.Wherrett, Mol. Crys. & Liq. Cryst., 179, 1 (1990).
    21.I.Janossy, L.Csillag and A.D.Lloyd, Phys. Rev. A, 44, 8410 (1991).
    22.I.Janossy and T.Kosa, Opt. Lett., 17, 1183 (1992).
    23.I.Janossy and A.D.Lloyd, Mol. Crys. & Liq. Cryst., 203, 74 (1991).
    24.I.Janossy, Phys. Rev. E, 49, 8410 (1994).
    25.Dennis Gabor, Nature, 161, 777 (1948).
    26.W.M.Gibbons, P.J.Shannon, S.T.Sun, and B.J.Swetlin, Nature, 351, 49 (1991).
    27.W.M.Gibbons, T.Kosa, P.Palffy-Muhoray, P.J.Shannon and S.T.Sun, Nature, 377, 43 (1995).
    28.W.Y.Y.Wong, T.M.Wong and H.Hiraoka, Appl. Phys. A65, 519 (1997).
    29.H.Hervel, W.Urbach, and F.Rondelez, J. Chem. Phys. 68, 2725 (1978).
    30.S.Slussarenko, O.Francescangeli and F.Simoni, Appl. Phys. Lett. 71,3613 (1997).
    31.F.Simoni, O.Francescangeli, Yu.Reznikov, S.Slussarenko, Opt. Lett., 22, 549 (1997).
    32.O.Francescangeli, S.Slussarenko, F.Simoni, D.Andrienko, V.Reshetnyah and Y.Reznikov, Phys. Rev. Lett. 82, 1855 (1999).
    33.E.Ouskova, Yu.Reznikov, S.V.Shiyanovskii, L.Su, J.L.West, O.V. Kuksenok, O.Francescangeli and F.Simoni, Phys. Rev. E, 64, 051709 (2001).
    34.A.G.Chen and D.J.Brady, Opt. Lett., 17, 441 (1992).
    35.T.V.Gastyan, V.Drnoyan, S.M.Arakelian, Phys. Lett. A, 217, 52 (1996).
    36.I.C.Khoo, H.Li,and Y.Liang, Opt. Lett. 19, 1723 (1994).
    37.I.C.Khoo, Opt. Lett. 20, 2137 (1995).
    38.I.C.Khoo, S.Slussarenko, B.D.Guenther, M.Y.Shin, P.Chen, W.V.Wood, Opt. Lett., 23, 253 (1998).
    39.Berreman D W, Phys. Rev. Lett. 28, 1683 (1972).

    下載圖示 校內：2008-05-23公開
    校外：2009-05-23公開
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