液晶次毫米波段光學特性之研究(I)

Abstract

我們利用次毫米波時析光譜技術(THz-TDS)量測兩種液晶，4, 4’-n-pentylcyanobiphenyl (5CB)和4-(trans-4’-pentylcyclohexyl)-benzonitrile (PCH5)液晶在0.2到0.8THz波段的光學常數。 實驗結果顯示，5CB液晶(溫度為25oC ±0.1 oC，此時液晶為向列型液晶態) 在0.30THz時，尋常折射率no為1.58 ±0.015、非尋常折射率ne為1.73±0.018；0.49THz時，no為1.68 ±0.016、ne為1.84 ±0.007 ; 0.68THz時，no為1.74 ±0.019、ne為1.92 ±0.012。其雙折射分別為0.15、0.17與0.18。此與可見光波段5CB的雙折射約為0.17相近。 PCH5液晶(溫度為38oC ±0.1 oC，此時液晶為向列型液晶態)在0.30THz時，no為1.42 ±0.02、ne為1.41 ±0.037；0.49THz時，no為1.48±0.021、ne為1.53 ±0.035 ; 0.68THz時，no為1.50 ±0.029、ne為1.58±0.035。其雙折射分別為0.01、0.08與0.08。此較可見光波段PCH5的雙折射約為0.11為小。結果也顯示5CB液晶與PCH5液晶在向列型液晶態下，其在0.2-0.8THz這個波段的吸收非常小，虛部折射係數均為0.1 ±0.01左右或更小。 此外，我們也對5CB液晶做溫度變化的實驗，其折射率ne會隨溫度的上升而變小(在0.717THz，溫度25oC下，ne為1.93 ±0.023；溫度30.4oC下，ne為1.91 ±0.020，溫度34.5oC下，ne為1.87 ±0.021)、折射率no會隨溫度的上升而變大(在0.49THz，溫度25oC下，no為1.74 ±0.020；溫度30.4oC下，no為1.75 ±0.020，溫度34.5oC下，no為1.76 ±0.018)。當溫度為38oC時，折射率為1.80 ±0.021，為介於ne與no之間，此現象在可見光和近紅外波段也有類似的行為，此時就沒有雙折射特性。