一种液晶手性光纤及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种液晶手性光纤，包括两端封闭的毛细管，特点是毛细管中灌注有由向列相液晶加手性剂按重量比３∶１～１０∶１配制而成的胆甾相液晶，毛细管内壁设置有垂直取向层，垂直取向层的折射率小于向列相液晶的折射率，胆甾相液晶的液晶分子的指向矢垂直于毛细管的轴线方向，胆甾相液晶的螺旋对称轴相互平行并与毛细管的轴线方向平行，即胆甾相液晶在毛细管中呈一致取向焦锥织构，优点在于获得了一种在可见光与红外光波段具有更强的旋光本领的液晶手性光纤，本发明专利技术的方法通过在毛细管内壁制作垂直取向层，然后向毛细管中灌注胆甾相液晶，再采用旋转毛细管电场诱导生长的方法，可以有效地获得胆甾相液晶一致取向焦锥织构大液晶畴。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤，尤其是涉及一种液晶手性光纤及其制造方法。
技术介绍
胆甾相液晶具有可见光布拉格选择反射，二向色性，旋光特性等一些奇异性质，在液晶显示领域具有特殊地位；近年来，手性介质中波动现象的理论和应用研究成为一个新的热点，手性光纤可以大幅度地改变波导的色散特性。而利用胆甾相液晶的特性来制造液晶手性光纤，可以广泛地应用于制作各种传感器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种把胆甾相液晶特有的可见光布拉格选择反射，旋光特性与手性光纤特性结合起来的液晶手性光纤及其制造方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种液晶手性光纤，包括两端封闭的毛细管，所述的毛细管中灌注有由向列相液晶加手性剂按重量比为3∶1～10∶1配制而成的胆甾相液晶，所述的毛细管内壁设置有垂直取向层，所述的垂直取向层的折射率小于所述的向列相液晶的折射率，所述的胆甾相液晶的液晶分子的指向矢垂直于所述的毛细管的轴线方向，所述的胆甾相液晶的螺旋对称轴相互平行并与所述的毛细管的轴线方向平行，即所述的胆甾相液晶在所述的毛细管中呈一致取向焦锥织构。所述的垂直取向层为黏附固化在所述的毛细管内壁上的垂直取向剂，所述的垂直取向剂可以是卵磷脂，也可以是其它的垂直取向剂。所述的手性剂可以是河北鹿泉新型电子材料厂的S811，也可以是其它手性剂。所述的胆甾相液晶的螺距为0.25μm~1μm。所述的毛细管的内径为10μm~500μm，所述的垂直取向层的厚度为0.1μm~1μm。上述的液晶手性光纤的制造方法，它包括以下步骤：-->A、将向列相液晶和手性剂按重量比为3∶1～10∶1配制成胆甾相液晶；B、在毛细管内壁上设置垂直取向层，所述的垂直取向层的折射率小于所述的向列相液晶的折射率；C、向毛细管中灌注胆甾相液晶；D、用与毛细管内径等粗的玻璃光纤把毛细管两端堵住，并用树脂胶封固；E、将灌注有胆甾相液晶的毛细管置于电场中，电场方向垂直于毛细管的轴线方向；F、对灌注有胆甾相液晶的毛细管施加电场，并将毛细管绕轴线作转动，将所施加的电场强度由场致向列相场强缓慢降低到2/3～1/3场致向列相场强时保持30分钟以上，再降低到零场强，直到胆甾相液晶的螺旋对称轴相互平行并平行于毛细管轴线方向，即获得取向一致的焦锥织构。步骤B中垂直取向层的设置方法为：在毛细管中灌注垂直取向剂溶液，使该溶液黏附滞留在毛细管内壁上，然后经过固化形成垂直取向层。与现有技术相比，本专利技术的优点在于用简单的结构实现了把胆甾相液晶的可见光布拉格选择反射和旋光特性与手性光纤特性结合起来，进而获得了一种在可见光与红外光波段具有更强的旋光本领的液晶手性光纤，可以在手征波导模式分叉、模式耦合等光纤传感技术等领域得到特殊应用；本专利技术的方法通过在毛细管内壁制作垂直取向层，然后向毛细管中灌注胆甾相液晶，再采用旋转毛细管电场诱导生长的方法，可以有效地获得胆甾相液晶一致取向焦锥织构大液晶畴；而将所施加的电场强度由场致向列相场强缓慢降低到2/3～1/3场致向列相场强时保持30分钟以上再降低到零场强，可以使焦锥织构小畴有机会合并长成大畴；胆甾相液晶螺距为0.25μm～1μm，可使布拉格选择反射出现在可见光至红外光0.375μm～1.55μm波段。本专利技术在手性光纤领域具有潜在的应用前景，是专利技术新型功能液晶手性光纤传感器的基础。附图说明图1为本专利技术的液晶手性光纤结构示意图；图2为本专利技术的制造方法示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。-->实施例一：如图1所示，一种液晶手性光纤，它包括两端封闭的毛细管1，毛细管1的内径为250μm，毛细管1中灌注有由向列相液晶加手性剂S811按重量比为5∶1配制而成的胆甾相液晶2，胆甾相液晶2的螺距为0.5μm，毛细管1内壁设置有垂直取向层3，垂直取向层3的厚度为0.5μm，垂直取向层3为黏附固化在毛细管1内壁上的卵磷脂，垂直取向层3的折射率小于向列相液晶的折射率，毛细管1与垂直取向层3一起当作光纤皮，胆甾相液晶2当作光纤芯，胆甾相液晶2的液晶分子的指向矢垂直于毛细管1的轴线方向，胆甾相液晶2的螺旋对称轴相互平行并与毛细管1的轴线方向平行，即胆甾相液晶2在毛细管1中呈一致取向焦锥织构。上述的液晶手性光纤制造方法如图2所示。具体步骤为：A、配制胆甾相液晶，采用向列相液晶和手性剂，二者按比例配制成胆甾相液晶2，其重量比为5∶1，胆甾相液晶平均折射率大于1.5；B、在毛细管1中灌注垂直取向剂溶液，使该溶液黏附滞留在毛细管1内壁上，经过固化形成垂直取向层3，控制取向剂溶液滴入量与溶液黏度及固化条件，使得到的取向层厚度为0.5μm，取向层折射率小于1.5；C、对胆甾相液晶2加热到清亮点排气，将毛细管1插入胆甾相液晶2中抽入胆甾相液晶2，使胆甾相液晶2中没有气泡；D、用与毛细管1内径等粗的玻璃光纤把毛细管1两端堵住，并用树脂胶封固；E、将灌注有胆甾相液晶2的毛细管1置于电场中，电场方向垂直于毛细管1的轴线方向；F、对灌注有胆甾相液晶2的毛细管1施加电场，并将毛细管1绕轴线作转动，将所施加的电场强度由场致向列相场强缓慢降低到1/2场致向列相场强时保持30分钟以上，使焦锥织构小畴有机会合并长成大畴，再降低到零场强，电场约束液晶分子在垂直毛细管1轴线方向的平面内转动，随电场强度逐渐降低，螺旋扭曲力逐渐占主导地位，电场诱导生长胆甾相液晶2一致取向焦锥织构大液晶畴，直到胆甾相液晶2的螺旋对称轴相互平行并平行于毛细管1轴线方向，即获得取向一致的焦锥织构。实施例二：一种液晶手性光纤，它包括两端封闭的毛细管1，毛细管1的内径为50μm，毛细管1中灌注有由向列相液晶加手性剂S811按重量比为3∶1配制而成的胆甾相液晶2，胆甾相液晶2的螺距为0.25μm，毛细管1内壁设置有垂直取向层3，垂直取向层3的厚度为0.1um，垂直取向层3为黏附固化在毛细管1内壁上的卵磷脂，垂直取向层3的折射率小于向列相液晶的折射率，毛细管1与垂直取向层3一起当作光纤皮，胆甾相液晶-->2当作光纤芯，胆甾相液晶2的液晶分子的指向矢垂直于毛细管1的轴线方向，胆甾相液晶2的螺旋对称轴相互平行并与毛细管1的轴线方向平行，即胆甾相液晶2在毛细管1中呈一致取向焦锥织构。实施例三：一种液晶手性光纤，它包括两端封闭的毛细管1，毛细管1的内径为500μm，毛细管1中灌注有由向列相液晶加手性剂S811按重量比为10∶1配制而成的胆甾相液晶2，胆甾相液晶2的螺距为1μm，毛细管1内壁设置有垂直取向层3，垂直取向层3的厚度为1μm，垂直取向层3为黏附固化在毛细管1内壁上的卵磷脂，垂直取向层3的折射率小于向列相液晶的折射率，毛细管1与垂直取向层3一起当作光纤皮，胆甾相液晶2当作光纤芯，胆甾相液晶2的液晶分子的指向矢垂直于毛细管1的轴线方向，胆甾相液晶2的螺旋对称轴相互平行并与毛细管1的轴线方向平行，即胆甾相液晶2在毛细管1中呈一致取向焦锥织构。实施例二和实施例三的制造步骤与实施例一基本相同。上述实施例中，垂直取向剂可以是其它的垂直取向剂。手性剂可以是其它的手性剂。本专利技术的原理知识叙述如下。胆甾相液晶在薄液晶盒中有平面织构和焦锥织构两种零场稳定状态，一般情况下，平面织构最为稳定，焦锥织构亚稳定。而如果玻璃基板表面经过特殊工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶手性光纤，包括两端封闭的毛细管，其特征在于所述的毛细管中灌注有由向列相液晶加手性剂按重量比３∶１～１０∶１配制而成的胆甾相液晶，所述的毛细管内壁设置有垂直取向层，所述的垂直取向层的折射率小于所述的向列相液晶的折射率，所述的胆甾相液晶的液晶分子的指向矢垂直于所述的毛细管的轴线方向，所述的胆甾相液晶的螺旋对称轴相互平行并与所述的毛细管的轴线方向平行，即所述的胆甾相液晶在所述的毛细管中呈一致取向焦锥织构。

【技术特征摘要】
1.一种液晶手性光纤，包括两端封闭的毛细管，其特征在于所述的毛细管中灌注有由向列相液晶加手性剂按重量比3∶1～10∶1配制而成的胆甾相液晶，所述的毛细管内壁设置有垂直取向层，所述的垂直取向层的折射率小于所述的向列相液晶的折射率，所述的胆甾相液晶的液晶分子的指向矢垂直于所述的毛细管的轴线方向，所述的胆甾相液晶的螺旋对称轴相互平行并与所述的毛细管的轴线方向平行，即所述的胆甾相液晶在所述的毛细管中呈一致取向焦锥织构。2.如权利要求1所述的一种液晶手性光纤，其特征在于所述的垂直取向层为黏附固化在所述的毛细管内壁上的垂直取向剂，所述的垂直取向剂为卵磷脂。3.如权利要求1所述的一种液晶手性光纤，其特征在于所述的手性剂为S811。4.如权利要求1所述的一种液晶手性光纤，其特征在于所述的胆甾相液晶的螺距为0.25μm~1μm。5.如权利要求1所述的一种液晶手性光纤，其特征在于所述的毛细管的内径为10μm~500μm，所述的垂直取向层的厚度为0.1μm~1μm。6.一种权利要求1所述的液晶手性光纤的制造方法，其特征在于它包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶卫东，范志新，潘雪丰，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]