6、液晶光阀在慢光及相关应用中的特性与实验研究

液晶光阀在慢光及相关应用中的特性与实验研究

一、液晶光阀基础参数

在液晶光阀（LCLV）的研究中，一些基础参数起着关键作用。对于厚度 (d = 14 \mu m) 的液晶层，其响应时间 (\tau_{LC}) 通常约为 100 ms，这与液晶的黏度和展曲弹性常数有关。空间分辨率由液晶的电相干长度 (l_{LC}) 决定，计算公式为 (l_{LC} = (\Delta\epsilon / K)^{1/2} d / V_0)，其中 (\Delta\epsilon) 是液晶的介电各向异性，对于常见的 (V_0) 值，(l_{LC}) 通常约为 10 (\mu m)。

二、液晶光阀中的双波混频与光放大

2.1 实验设置与原理

双波混频在 LCLV 的向列型液晶薄层内发生，其光束耦合处于拉曼 - 纳斯（Raman - Nath）衍射区域，这与体晶体中的布拉格（Bragg）衍射区域不同。实验中，泵浦光束 (E_p) 和较弱的信号光束 (E_s) 一同入射到 LCLV 上。输入处的总电场可表示为 (E_{in}(r, t) = E_s e^{i[k_s r - \omega_s t]} + E_p e^{i[k_p r - \omega_p t]} + c.c)。两束光产生强度条纹图案：
[|E_{in}(r, t)|^2 = I_T \left(1 + \frac{2E_p E_s}{I_T} \cos(K_g r - \Delta\omega t)\right)]
其中 (I_T = |E_s|^2 + |E_p|^2 = I_s + I_p) 是总输入强度，(K_g = k_p - k_s) 是光栅波矢，(\Delta\omega = \o