第五章 未來工作
5.3 兆赫波段的產生
此為本研究的最終也是最重要的目標，讓液晶取代以往兆赫
波的轉換介質，並且利用液晶的可調性，產生比以往在頻域上更 廣泛的兆赫波。
參考文獻
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圖1-1 圖中橢圓為液晶，長軸方向稱為”LC”，永久偶極方向稱 為”dp”，與其兩軸正交方向為”other”。
圖1-2 定義實驗室座標 xyz，雷射光延著 Z 軸行進，其偏振方向垂 直桌面稱為S 波，也就是 y 軸方向；偏振方向水平桌面稱為 P 波，也就是 x 軸方向。
圖1-3 由左上至下分別是棒狀、盤狀及香蕉型液晶之實例。棒狀為 5CB 的分子式，香蕉型為交大材料林宏洲教授提供之液晶 S12 的分子式。
圖1-4 向列型液晶示意圖。質心無秩序性，液晶長軸大致朝向同一 方向。
圖1-5 層狀 A 型液晶示意圖。層狀 A 型液晶之長軸方向與層狀垂直。
圖1-6 層狀 C 型液晶示意圖。
圖1-7 膽固醇型液晶示意圖。液晶長軸方向隨空間變化會如同螺紋 般旋轉。
圖1-8 旋性層狀 C 型示意圖。液晶長軸與層狀夾固定角度，層與層 間液晶會延著錐狀旋轉。
圖1-9 液晶折射率圖。光偏振方向平行長軸時，折射率為ne；光偏 振方向垂直長軸時，折射率為no。
圖2-1 樣品厚度 50μm，在正交偏振片中旋轉不同角度的明暗變化。
左圖液晶長軸與偏振片平行，右圖液晶長軸與偏振片夾45°。
圖2-2 雷射光通過樣品間隙示意圖。當反射光與原本光同相位時，
會有建設性干涉。
圖2-3 實驗光路簡圖。所使用的雷射是 Spectra-Physics 的 Spitfire，
中心波長800nm，脈衝寬度 50fs，重複率 1kHz；凸透鏡焦 距是15cm，樣品是擺置在離透鏡 12cm。
圖2-4 左圖是低通濾波板之穿透率圖，右圖是光電倍增管對不同波 長之靈敏度。右圖可發現光電倍增管最靈敏波長為400nm，
截止波長在700nm，所以可以有效擋去原本的雷射光。
圖2-5 利用菱鏡分光擋掉原本的雷射光。光經過菱鏡色散，不同波 長的光會被分開，在光電倍增管前加上光圈，以阻擋住 800nm 的雷射光，只讓 400nm 的二倍頻訊號通過。
圖2-6 樣品旋轉所造成的光路平移。可以發現樣品旋轉一個角度 後，光路會稍微平移，而經過菱鏡，會讓原本被光圈擋住的 雷射光偏移一段進入光電倍增管，而失去原本分光的效果。
圖2-7 (a)左圖為光電倍增管量測到的原始訊號。
(b)右圖為平均後的訊號(此圖是取 256 次平均)。
圖2-8 上圖為現在的實驗架設，光通過第一個凸透鏡後聚焦於樣品 後方，第二個凸透鏡在將散射的光集中。下圖為縮束裝置，
利用透鏡組將光束變小。
圖2-9 裝置一的示意圖。粗的箭頭是液晶的永久偶極，樣品以液晶 長軸為旋轉軸。
圖2-10 裝置二的示意圖。粗的箭頭是液晶的永久偶極，樣品以 other 方向為旋轉軸。
圖3-1 5CB 在不同波長光源下的折射率。液晶溫度為 25℃。
圖3-2 樣品旋轉俯視圖。樣品間隙厚度為 d，轉動角度θ。
圖3-3 相位匹配圖。縱軸為 ) ( 2 sin kL
c Δ
，橫軸為 2 ΔkL
，半高寬大約為 2。
圖3-4 樣品裝置與實驗室座標。
樣品間隙
厚度( mμ ) 0°(亮態) 45°(暗態)
4
23
50
125
188
圖3-5 不同樣品間隙厚度之配向效果。可以明顯發現樣品間隙厚度 超過節距60μm 後，會失去配向效果。
以上這些照片是不同間隙厚度樣品在正交偏振片下觀察之 照片；第一行為樣品厚度，第二行是樣品摩刷方向與偏振片 平行之暗態紋路，第三行是樣品摩刷方向與偏振片夾45°之 亮態紋路。
圖4-1 x 軸為刀口平移的位置，y 軸為雷射的強度。可以大約看出 光束大小約為0.1mm。
圖4-2 入射光強度與二倍頻訊號強度。橫軸是入射光強度，縱軸是 二倍頻訊號強度，黑色點是實驗量測到的二倍頻訊號，紅色 線是入射光強度平方的耦合。
圖4-3 裝置一旋轉樣品所量到之二倍頻訊號。如右上所表示，不同 顏色及形狀代表不同入射偏振方向與檢偏方向。
圖4-4 裝置一旋轉樣品所量到之 P-P 二倍頻訊號。黑線是實驗的訊 號，紅線是用cos4θsin2θ耦合出來的圖形。
圖4-5 裝置一旋轉樣品所量到之 P-S 二倍頻訊號。黑線是實驗的訊 號，紅線是用sin4θ 耦合出來之圖形。
圖4-6 裝置一旋轉樣品所量到之 S-P 二倍頻訊號。黑線是實驗的訊 號，紅線是用sin2θ 耦合出來之圖形。
圖4-7 裝置二旋轉樣品所量到之二倍頻訊號。如右上所表示，不同 顏色及形狀代表不同入射偏振方向與檢偏方向。
圖4-8 入射光電場與誘發極化方向圖。圖中箭頭代表光偏振方向，
第一排箭頭是入射光偏振方向，第二排是二倍頻訊號偏振方 向。
論文附錄
附錄.A MERCK 的 ZLI-4654-000 鐵電性液晶資料