液晶光开关

实验仪器:本实验所用仪器为液晶光开关电光特性综合实验仪，其外部结构如图6所示。

下面简单介绍仪器各个按钮的功能。

模式转换开关：切换液晶的静态和动态（图像显示）Array两种工作模式。

在静态时，所有的液晶单元所加电压相同，在（动态）图像显示时，每个单元所加的电压由开关矩阵控制。

同时，当开关处于静态时打开发射器，当开关处于动态时关闭发射器；静态闪烁/动态清屏切换开关：时候，作在动态的时候，此开关可以清除液晶屏幕因按动开关矩阵而产生的斑点；供电电压显示：显示加在液晶板上的电压，范围在0.00V～7.60V之间；供电电压调节按键：改变加在液晶板上的电压，调节范围在0V～7.6V之间。

其中单击＋按键（或－按键）可以增大（或减小）0.01V。

一直按住＋按键（或－按键）2秒以上可以快速增大（或减小）供电电压，但当电压大于或小于一定范围时需要单击按键才可以改变电压；透过率显示：显示光透过液晶板后光强的相对百分比；透过率校准按键：在接收器处于最大接收状态的时候（即供电电压为0V时），如果显示值大于“250”，则按住该键3秒可以将透过率校准为100％；如果供电电压不为0，或显示小于“250”，则该按键无效，不能校准透过率。

液晶驱动输出：接存储示波器，显示液晶的驱动电压；光功率输出：接存储示波器，显示液晶的时间响应曲线，可以根据此曲线来得到液晶响应时间的上升时间和下降时间；发射器：为仪器提供较强的光源；液晶板：本实验仪器的测量样品；接收器：将透过液晶板的光强信号转换为电压输入到透过率显示表；开关矩阵：此为16×16的按键矩阵，用于液晶的显示功能实验；液晶转盘：承载液晶板一起转动，用于液晶的视角特性实验；电源开关：仪器的总电源开关。

实验步骤：1. 准备工作：(1)将液晶板金手指1（如图7）插入转盘上的插槽，液晶凸起面必须正对光源发射方向，打开电源，点亮光源，让光源预热10分钟左右。

下图为液晶板方向（视角为正视液晶屏凸起面）(2)检查仪器初始状态：发射器光线必须垂直入射到接收器。

第1篇一、实验目的1. 理解液晶光开关的基本工作原理，掌握其电光特性。

2. 通过实验测量液晶光开关的电光特性曲线，并从中得到液晶的阈值电压和关断电压。

3. 探究驱动电压周期变化对液晶光开关性能的影响。

二、实验原理液晶是一种具有光学各向异性的有机化合物，其分子在电场作用下会改变排列方向，从而影响光线的传播。

液晶光开关利用这一特性，通过施加电压来控制光的透过。

TN（扭曲向列）型液晶光开关是最常用的液晶光开关之一。

其基本工作原理如下：1. 在两块玻璃板之间夹有液晶层，其中液晶分子在未加电压时呈扭曲排列，使得入射光发生偏振。

2. 当施加电压后，液晶分子排列方向改变，扭曲消失，光线的偏振状态也随之改变。

3. 通过控制电压的大小，可以调节光线的透过情况，从而实现光开关的功能。

三、实验仪器与材料1. 液晶电光效应实验仪一台2. 液晶片一块3. 可变电压电源一台4. 光强计一台5. 记录仪一台6. 连接线若干四、实验步骤1. 将液晶片放置在实验仪中，并调整光路，使光线垂直照射到液晶片上。

2. 连接可变电压电源，设置初始电压为0V。

3. 使用光强计测量透过液晶片的光强，记录数据。

4. 逐渐增加电压，每次增加0.5V，重复步骤3，记录数据。

5. 绘制电光特性曲线，分析阈值电压和关断电压。

6. 改变驱动电压的周期，重复实验，观察液晶光开关性能的变化。

五、实验结果与分析1. 电光特性曲线：根据实验数据，绘制电光特性曲线，如图1所示。

曲线呈现出典型的非线性关系，表明液晶光开关的电光特性。

图1 电光特性曲线2. 阈值电压和关断电压：根据电光特性曲线，确定阈值电压和关断电压。

阈值电压为液晶光开关开始工作的电压，关断电压为液晶光开关完全关闭的电压。

3. 驱动电压周期变化对性能的影响：改变驱动电压的周期，观察液晶光开关性能的变化。

实验结果表明，驱动电压周期变化对液晶光开关性能有一定影响，但影响程度较小。

六、结论1. 本实验成功实现了液晶光开关的电光特性测量，并得到了阈值电压和关断电压。

液晶光开关的工作原理
液晶光开关的工作原理是基于液晶分子的光学特性。

液晶分子具有各向同性和各向异性两种状态，在电场作用下可以从一个状态转变为另一个状态。

液晶光开关通常由液晶层、电极和偏光器组成。

当液晶层处于无电场状态时，液晶分子呈现各向同性状态。

这时通过偏光器的光线可以透过液晶层，并具有一定的亮度。

当电场被施加到液晶层时，电场会使液晶分子发生重新排列，呈现各向异性状态。

此时光线在穿过液晶层时会受到折射，偏光器的光线无法完全透过液晶层，此时亮度会降低。

通过改变电场的强度和方向，可以调节液晶光开关的光透过性能。

当电场较弱或者方向与液晶分子排列方向相同时，液晶层透明，光线透过；当电场较强或者方向与液晶分子排列方向不同时，液晶层不透明，光线被屏蔽。

液晶光开关的工作原理可以通过控制电场的强度和方向来实现光的开关。

这使得液晶光开关在光通信、光传感器等领域具有广泛应用。

液晶电光效应实验报告【实验目的】1．在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。

2．测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。

3．测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。

4．了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。

【实验仪器】液晶电光效应实验仪一台，液晶片一块【实验原理】1．液晶光开关的工作原理液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。

TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。

棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。

玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。

上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。

然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。

理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。

取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。

在未加驱动电压的情况下，来自光的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。

光开关是较为重要的光无源器件，在光网络系统中可对光信号进行通断和切换。

光开关在光分/插复用(OADM)、时分复用（TDM）、波分复用（WDM）中有着广泛的应用。

光开关以其高速度、高稳定性、低串扰等优势成为各大通信公司和研究单位的研究重点。

光开关有着广阔的市场前景，是最具发展潜力的光无源器件之一。

一、光开关与全光网络近几年，随着远程通信和计算机通信的飞速发展，特别是Internet/Intranet业务的爆炸式崛起，传统的基于电子领域的传输系统已难以满足日益增加的业务需要。

密集波分复用（DWDM）技术利用单模光纤的低损耗窗口，在一根光纤中同时传输多路波长载波，并采用掺铒光纤放大器（EDFA）来取代传统的光电中继系统。

不但在不增加光纤的基础上使容量成倍增加，还摆脱了由于光电转换过程中“电子瓶颈”所带来的单根光纤传输速率制约。

因而被认为是提高光纤通信容量的一种有效途径，如图1所示。

从图2中我们看到，光交叉连接器（OXC）和光上/下路复用器（OADM）是全光网络的关键。

OADM和OXC可以管理任意波长的信号，从而更充分地利用带宽。

而且，环状网络拓扑结构增强了WDM设备的可靠性以及数据的生存性。

光交叉连接矩阵是OXC的核心，它要求无阻塞、低延迟、宽带和高可靠性，并且要具有单向、双向和广播形式的功能，如图3所示。

而光开关又是光交换和光互连中最基本的器件，它的性能、价格将直接影响到OXC系统的商用化进程。

二、光开关概述目前，在光传送网中各种不同交换原理和实现技术的光开关被广泛地提出。

不同原理和技术的光开关具有不同的特性，适用于不同的场合。

依据不同的光开关原理，光开关可分为：机械光开关、磁光开关、热光开关、电光开关和声光开关。

依据光开关的交换介质来分，光开关可分为：自由空间交换光开关和波导交换光开关。

机械式光开关：机械式光开关发展已比较成熟，可分为移动光纤、移动套管、移动准直器、移动反光镜、移动棱镜和移动耦合器。

液晶电光效应及其应⽤液晶光电效应及应⽤摘要：⽂章介绍了液晶的基本原理，着重阐述了液晶光开关的⼯作原理及其性质，并根据其性质开展了⼀系列的实验，如测量液晶光开光的电光特性曲线及响应时间等。

关键词：液晶光开关时间响应视⾓特性⼀、引⾔液晶态是⼀种介于液体和晶体之间的中间态，既有液体的流动性、粘度、形变等机械性质，⼜有晶体的热、光、电、磁等物理性质。

液晶与液体、晶体之间的区别是：液体是各向同性的，分⼦取向⽆序；液晶分⼦取向有序，但位置⽆序，⽽晶体⼆者均有序。

液晶分⼦是在形状、介电常数、折射率及电导率上具有各向异性特性的物质，如果对这样的物质施加电场，随着液晶分⼦取向结构发⽣变化，它的光学特性也随之变化，这就是通常说的液晶的电光效应。

⼆、实验原理1．液晶光开关的⼯作原理液晶作为⼀种显⽰器件，其种类很多，下⾯以常⽤的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其⼯作原理。

TN型光开关的结构如图1所⽰。

在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分⼦的形状如同⽕柴⼀样，为棍状。

棍的长度在⼗⼏埃，直径为4～6埃，液晶层厚度⼀般为5-8微⽶。

玻璃板的内表⾯涂有透明电极，电极的表⾯预先作了定向处理（可⽤软绒布朝⼀个⽅向摩擦，也可在电极表⾯涂取向剂），这样，液晶分⼦在透明电极表⾯就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽⾥；使电极表⾯的液晶分⼦按⼀定⽅向排列，且上下电极上的定向⽅向相互垂直。

上下电极之间的那些液晶分⼦因范德⽡尔斯⼒的作⽤，趋向于平⾏排列。

然⽽由于上下电极上液晶的定向⽅向相互垂直，所以从俯视⽅向看，液晶分⼦的排列从上电极的沿－45度⽅向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度⽅向排列，整个扭曲了90度。

如图1所⽰。

理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表⾯透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表⾯时，偏振⽅向会旋转90度。

取两张偏振⽚贴在玻璃的两⾯，P1的透光轴与上电极的定向⽅向相同，P2的透光轴与下电极的定向⽅向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。