虽然液晶分子在光场激励下具有很强的光学非线性效应,但却需要很高的光强阈值,从而限制了液晶作为非线性光学材料应用。近年来的研究表明在液晶中掺入微量杂质会使得液晶不仅具有更强的非线性光学效应,并且能使激励光场的强度大幅下降,其阈值要降低2个量级。在本项目的研究中,我们系统地考察了杂质的物理性质、分子结构等因素对液晶的非线性光学效应的影响。实验上我们发现微量的掺杂能显著增强液晶的光学非线性效应,将液晶的激发光强阈值降低3个量级,并且掺入合适的杂质还能诱导出光学存储效应。基于不同杂质引起的光学非线性效应,我们建立了三个相应的微观模型,能很好地描述这些实验现象,揭示了导致光学非线性效应增强的微观机理(1)共振模型诱导的光学非线性效应;(2)杂质-主体(guest-host)耦合模型诱导的光学非线性效应;(3)光折变效应诱导的光学非线性效应。
英文主题词liquid crystal; doping; optical nonlinearity; intermolecular coupling