光子材料课件.ppt

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光子材料,7.1概述7.2光纤7.3光子晶体7.4液晶材料7.5光学透明导电材料7.6非线性光学材料7.7发光材料7.8激光材料7.9光伏材料,OUTLINE,7.1概述,光充满着整个宇宙：

恒星发光，卫星反光，可见光、红外光、紫外光，以及X射线等。

人类生活在光的世界里，白天靠日光，黑夜靠星光或灯光。

要利用光，就要创造或制造光学材料。

自然中存在一些天然光学材料：

我国的夜明珠、发光壁；印度的蛇眼石、叙利亚的孔雀暖玉等。

这些材料具有奇异的发光现象，能在无光环境下放出各种色泽的晶莹光辉。

夜明珠,珍珠,猫眼石,太阳光,焰火光,灯光,春秋战国时期，墨子研究了光的传播规律，并且制造了世界上最古老的光学器件之一-青铜反光镜。

17世纪，瑞士人纪南熔制出光学玻璃，主要用于天文望远镜；随后，欧洲出现了望远镜和三色棱镜，人造光学玻璃成为主要光学材料。

光学材料的发展及应用,青铜镜,望远镜,20世纪初，以望远镜、显微镜、光谱仪以及物理光学仪器四大类为主体，建立了光学工业并使光学成为独立的研究领域。

科学研究、工农业生产和人类生活等许多领域需要使用显微镜、望远镜、经纬仪、摄像机等各种光学仪器，核心部分都是由光学材料制造的光学零件。

光学材料已在国民经济和人民生活中发挥重要作用，成为人类社会必不可少的功能材料。

光子学作为学术词汇最早由荷兰科学家Poldervaart提出。

光子学是研究作为信息和能量载体的光子及其应用的一门技术性科学，它涉及光子的吸收、产生、传输、探测、控制、转换、存储、显示等，并由此形成了诸多相关器件，即光子器件，是光子学与技术的重要基础。

光子器件分为有源（active）与无源（passive）器件两大类.按功能分类：

光子源器件，控制器件，探测器件，存储器件与显示器件。

光子学,光学材料的分类,外来光子作用上材料物理化学性能发生改变；材料对入射光子产生影响，改变光子的某些性质；外部能量环境作用下或内部结构改变，材料释放光子,光学材料应具有以下特征：

光子材料包括防反射材料，透明导电材料，液晶材料，偏光材料，滤光材料，光子晶体，双折射材料，光纤，发光材料，激光材料，非线性光学材料，感光成像材料，光伏材料，光固化材料，变色材料。

全光通讯,二十一世纪：

internetera,全光器件,能否控制光子的流动？

7.2Fibre-opticalMaterials（光纤材料）,光导纤维：

简称“光纤”，是一种能利用光在石英玻璃或塑料制成的纤维中的全反射作用来传导光线的光传导工具。

光导纤维的历史,1870年英国科学家丁达尔在皇家学会上表演了一个实验装置。

他用光照亮盛水器内壁小孔，让水从孔内流出，使大家看到光不再直线前进，而是顺着水流弯曲传送。

1930年德国的兰姆用石英纤维代替水流，作了光的弯曲传送实验，并叙述了纤维光导的特性。

1951年英国霍布金斯等人进一步研究了图像在一束可弯曲的玻璃纤维内传送的规律，制造出了纤维内窥镜。

1966年，英籍华人高锟最先提出用玻璃纤维进行远距离激光通信的设想-“光纤之父“。

60年代，光纤损耗超过1000dB/km。

1973年，美国康宁公司制成传输损耗小于20dB/km的光纤。

1979年，光纤损耗又降到0.2dB/km。

低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命，开创了光纤通信的时代。

1976年，美国在芝加哥两个相距7千米的电话局间首次进行了光纤通信试验，实现了一根光纤能够同时容纳8000对人通话80年代末，横跨太平洋、长达8300km以及横跨大西洋、长达6300km的海底光缆线路，先后建成并投入使用。

1993年美国政府提出信息高速公路构想，把光纤通信推进到一个新阶段。

现在以光纤光缆为主体的网络已遍布全球。

光纤通信成为现代通信、信息社会中信息传输和交换的主要手段。

光导纤维的研究,“以玻璃制造一条比头发还要纤细的光纤，代替体积庞大的千百万条铜线，作为传送容量几近无限的信息传送管道，是现代信息高速传输的重要载体。

”光纤之父高锟,光纤的优点：

1、信息量大：

每根光纤理论上可同时通过10亿路电话。

2、直径小、重量轻：

单模光纤芯线直径一般为4-10um，每公里27g。

3、性能好：

抗电磁干扰、保密性强、抗腐蚀、强度高。

4、成本低：

每公里1万元左右。

光导纤维的特性,7.2.1光导纤维的基本构造,纤芯位于光纤中心，直径2a=4m50m，单模光纤的纤芯为4m10m，多模光纤的纤芯为50m。

成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率（n1），以传输光信号。

包层位于纤芯外层，直径2b=125m，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。

而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。

涂敷层包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。

一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。

涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。

涂覆后的光纤其外径约1.5mm。

通常所说的光纤为此种光纤。

7.2.2光纤分类,

（1）石英光纤目前光通信所应用的唯一商品化材料，主要由SiO2构成，一般采用SiCl4或硅烷等挥发性化合物进行氧化或水解，通过气相沉积获得低损耗石英光纤预制件，再进行拉丝。

根据传播模式对折射指数断面分布的要求，可在制备预制件的过程中，加入挥发性氯化物作添加剂。

用锗可提高折射指数，用硼可降低折射指数。

新的动向是采用氟，例如加入CF4或CCl2F2降低包层的折射指数。

加入磷（加POCl3）用来降低石英光纤的熔点。

7.2.2.1按材料分类,特点：

石英光纤具有带宽宽，衰减低等特点，是长距离通信的理想传输介质，但在光纤入户时会遇到困难，其芯径太细，在光纤耦合，互接中需要高精密度对准，会想起很在原耦合损耗，连接器件成本和安装费用大的太大增加了系统的造价。

掺杂石英光纤,掺杂石英主要是为了提高或降低折射率，以分别满足纤芯和包层材料性能所需。

掺杂元素最终大多以氧化物形式分散于石英中，如GeO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、B2O3、P2O5等，但掺杂氧元素是以SiF4形式存在。

这些掺杂元素的原料大多是可以气化的卤化物，便宜于高温气相掺杂。

（2）聚合物光纤,全塑料光纤：

主要由特制的高透明度有机玻璃、聚苯乙烯等塑料制成，已制成阶跃型和梯度型多模光纤，目前光纤损耗已降至数十dB/km。

通信主干线由石英光纤制成的光缆承担，入户工程由聚合物光纤实现。

聚合物光纤：

毫米量级的尺寸及大的数值孔径使它在连接和安装处理方面比较容易，价格低廉，可塑性强，重量轻，施工方便，无电磁兼容问题，可以使用廉价的LED及LD作为信号源。

缺点是损耗大，耐热性低，使用寿命相对较短。

（3）液芯光纤,液芯光纤是一种新型结构的光传输产品，它采用液体材料作为芯，聚合物材料作为光学包层和保护层，具有大芯径，大数值的孔径，光谱传输范围广，光谱传输效率高，使用寿命长的特点。

特别适合传导紫外光。

填充于管内的液体可以是折射率略高于管壁，物化性质稳定，透光性优良的液体，选择比较广泛。

早期采用简单的无机盐水溶液，后来采用有机液体，包括醇类，硝基苯，氯苯，四氯乙烯，四氯化碳，二硫化碳等。

优点：

可避免耦合损耗，不存在传光效率下降的问题，可适合于大功率的光源，结构简单，性能稳定主要应用于光谱治疗，紫外固化，紫外光刻，荧光检测等。

突变型光纤：

光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。

其成本低，模间色散高。

适用于短途低速通讯，如：

工控。

但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。

渐变型光纤：

光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

7.2.2.2按折射率分布分类,相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个光信号模式同时传输，所以皆称为多模光纤。

单模光纤（SignalModeFiber）：

仅允许一个模式传播的光纤。

多模光纤（MultipleModeFiber）：

同时允许多个模式进行传播。

光纤是不是单模传输，与光纤自身的结构参数和光纤中传输的光波长有关。

7.2.2.3按光纤传输模式分类,渐变型光纤：

N（r）=n0（1-1/2Ar2）,A为折射率分数常数，n0为光纤轴芯折射率，nr为光纤中心轴至轴向距离为r时的折射率。

使高模光按正弦传播，减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本高。

现在的多模光纤多为渐变型光纤。

多模光纤的类型,当光纤芯径的几何尺寸远大于光波波长时，光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式，即多模传输。

反之，当光纤的几何尺寸较小，与光波长在同一数量级时，光纤只允许一种模式在其中传播，即单模传输。

对于给定波长，单模光纤的芯径要比多模光纤小。

例如，对于常用的通信波长（1550nm），单模光纤芯径为812mm，而多模光纤芯径50mm。

单模光纤不存在模间色散，带宽大，用于长途传输。

但是芯径小，较多模光纤而言不容易进行光耦合，需要使用半导体激光器激励多模光纤芯径大，容易注入光功率，可以使用LED作为光源。

但是存在模间色散，只能用于短距离传输。

光的折射定律：

临界角与光的全反射：

7.2.3光纤传输特性,使用一束纤维来传输光时，一端将图像分割成为和纤维丝数目一样多的像元，并且两端的纤维束排列是一一对应关系，另一端可以重新会聚成图像，这就是光纤传像的原理。

光的折射定律：

n0sin=n1sin1，当光疏介质入射到光密介质，即n1n01，则1M时出现全反射现象。

光导纤维传像的原理,CompanyLogo,光纤中存在两种损耗机制：

一种是吸收，这是光与光纤本身（在某些波长情况下）和光纤中的杂质相互作用的结果，引起电子跃迁。

其后这些电子放出另一种波长的光子或者把能量变成机械振动（热的形式）放出。

另一种能量损失是散射的方式，纤维的组织结构的不完整性（尺寸上可能大于或小于所传导的波长）可以引起光更改传播方向，逸出光导纤维。

1、吸收损耗：

分本征吸收、杂质吸收。

（1）本征吸收：

石英玻璃中电子跃迁和分子振动产生的吸收。

（2）杂质吸收：

由于材料不纯造成的，主要源于石英玻璃中的金属离子和氢氧根（OH-）。

光纤的损耗,一般石英光纤杂质、缺陷最少，衰减也最小，通常小于1dB、km。

多组份光玻璃光纤和塑料光纤因存在严重多重散射和一定化学结构吸收，其衰减可高达100-1000dB/km，因而有效传播距离通常不大。

可见光传输在照明，指示领域非常重要，光纤传输可见光与紫外光也有很多重要而广泛的应用。

塑料光纤、多组份玻璃光纤，液芯光纤在可见光波段的传输衰减比较严重，但鉴于该区段光源本身较强，且传输距离一般要求不高，因而上述光纤在可见光、紫外光传输领域仍有较多应用。

石英玻璃光纤：

采用化学气相反应制取高纯度的石英预制棒，再拉丝、制成低损耗石英光纤；主要有管内CVD法，棒内CVD法、PCVD（等离子体化学气相沉积法，VAD（轴向气相沉积）多组分玻璃光纤：

SiO2、Na2O、K2O、CaO、B2O3；晶体光纤：

单晶、多晶单晶制备方法：

导模法、浮区熔融法红外光纤：

氧化物玻璃、卤化物玻璃、硫系玻璃和卤化物晶体等,7.2.4石英光纤制造,7.2.5EDFA（掺铒光纤放大器）,掺铒光纤放大器是利用掺铒光纤这一活性介质，当泵浦光输入到EDF中时，大部分处于基态的Er3+抽运到激发态上，处于激发态的Er3+又迅速无辐射地转移到亚稳态上，由于Er3+在亚稳态上的平均停留时间为10ms，因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转，此时，信号光子通过掺铒光纤，在受激辐射效应作用下产生大量与自身完全相同的光子，使信号光子迅速增多，这样在输出端就可以得到被不断放大的光信号。

EDFA主要由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、耦合器、光隔离器及光滤波器组成，结构如图所示。

掺铒光纤放大器结构,EDFA的主要特点,工作在1550nm波长窗口，有效带宽30nm与光纤耦合非常容易；高增益（小信号增益40dB）；高饱和输出功率（最大输出功率27dBm）；低噪声指数（噪声指数4.0dB）；与偏振不敏感；与待放大光信号的速率无关、与信号数据格式无关。

EDFA也有固有的缺点：

（1）波长固定，只能放大1.55m左右的光波，换用不同基质的光纤时，铒离子能级也只能发生很小的变化，可调节的波长有限，只能换用其他元素；

（2）增益带宽不平坦，在WDM系统中需要采用特殊的手段来进行增益谱补偿。

光子晶体是什么？

周期排列的人工微结构材料,构成材料:

半导体、绝缘体、金属材料等单元尺寸:

毫米、微米、亚微米,7.3光子晶体,Photoniccrystals,光子晶体-自然界中的例子,Photoniccrystalsinnature,blue,green,yellow,brown,1987年，Yablonovitch和John提出光子晶体的概念，指出具有空间周期结构的电介质，与半导体周期结构导致电子能隙类似，会禁止某些频率的电磁波在其中传播，即形成光子带隙。

1991年，Yablonovich制作了第一块光子晶体。

他在折射率为3.6的材料上用机械方法钻出许多直径为1mm的孔，并呈周期性分布。

这种材料被称为“Yablonovich”，它可阻止里面的微波从任何方向传播出去。

7.3.1光子晶体发展,光子晶体研究被Science选为十大热点领域之一，文章以每年70%以上的速度递增。

光子晶体的研究建立了光子的能带理论，打开了控制光的传播及光与物质相互作用的新领域，是凝聚态物理光学的新交叉领域。

创造了一种人工设计的新材料-光子半导体，为发展新型光子器件奠定了物理基础。

光子晶体：

即光子禁带材料，从材料结构上看是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。

光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。

国际上激烈竞争,波长尺度的通讯用光子部件,超快光子学计划,重组天线计划,可调光子晶体计划,毫米和亚毫米波段的集成天线技术,日,美,欧,半导体光子晶体,光半导体未来的半导体,光子比电子的优点,传播速度更快携带更大信息更大的带宽电子系统：

几百KHz光纤系统:

THz无光子-光子相互作用更小的能量损耗,光子在光子晶体中的运动规律与电子在固体晶格的运动规律类似，其介电函数的周期性变化产生光子能带结构。

当电磁波在周期性排列的介电材料中传播，由于在不同介质交界面处介质对电磁波的布拉格散射，电磁波将受到调制而形成能带结构，并导致在带与带之间光子能隙的出现。

当光的波长或对应的能量刚好落在光子晶体禁带内时，光便无法穿过。

光子能隙可分为两种：

一种不完全能隙，只出现在某些特定的方向上；另一种是完全能隙，即在各个方向上都有能隙存在。

光子能隙,光子晶体的能带结构,光子的波长与光子晶体的重复周期尺寸存在着密切关系，两者的匹配程度决定了光子入射后的行为，或穿过，或折射，或不能通过等。

半导体能带结构,如果光子落在完全能隙内，则此频率的光在该光子晶体中沿任何方向都不能传播，这就是所谓的光子禁带。

频率落在禁带中的光在任何方面上都是被严格禁止传播的。

光子带隙是一个频率区域，当入射光的频率落在其中时，它被全反射，不能穿过光子晶体。

处于具有完全带隙光子晶体中的原子自发辐射被禁止。

物理上，光子带隙来源于：

被周期性介电结构强散射的光之间的干涉。

1，光子晶体的空间结构能否相干；2，构成光子晶体材料介电常数之比散射足够强,光子禁带,光子局域-光子晶体的另一个主要特征,在无序介电材料组成的超晶格三维光子晶体中，光子呈现出很强的局域性，如果在光子晶体中引入某种程度的缺陷，和缺陷态吻合的光子有可能被局域在缺陷位置，一旦其偏离缺陷处光就将迅速衰减。

当光子晶体理想无缺陷时，根据其边界条件的周期性要求，不存在光的衰减模式。

但一旦晶体原有的对称性被破坏，在光子晶体的禁带中央就可能出现频宽极窄的缺陷态。

光子晶体有点缺陷和线缺陷，在垂直于线缺陷的平面上，光被局域在线缺陷位置，只能沿线缺陷方向传播。

点缺陷仿佛是被全反射墙完全包裹起来。

利用点缺陷可将光俘获在某一个特定位置，光就无法从任何一个方向向外传播，相当于微腔。

1、精密机械加工法：

早期研究光子晶体过程中发展起来的方法，通过在基体材料上机械钻孔，利用空气介质与基体材料的折光指数差来获得光子晶体。

但这种方法只能加工微波波段的光子晶体。

2、半导体制造技术：

制造亚毫米和远红外波段的光子晶体，需要采用激光光刻、电子束刻蚀、反应离子束刻蚀等先进的半导体制备技术。

其中，逐层叠加（Layer2by2Layer,LBL）方法被广泛地应用于光子晶体的加工。

但是，半导体制造技术在工艺上过于复杂，受目前刻蚀技术和工艺的局限,制作更短波长的三维光子晶体以及向晶体中引入缺陷态等方面仍存在很大的困难。

7.3.2光子晶体材料与制作,目前构造三维光子晶体唯一简单可行的方法是利用单分散的胶体颗粒悬浮液的自组装特性来制备，称为聚合胶体晶体阵列。

由于胶体晶体的晶格尺寸在亚微米数量级，故可生长出近红外到可见光波段的三维光子晶体。

胶体的自组过程可发生于重力场、离心场和电场中，也可利用模板法和颗粒连续对流方法进行。

3、胶体自组装法：

该过程模仿了自然界中蛋白石的形成过程，利用单分散胶体颗粒悬浮液溶剂的挥发，使胶体颗粒在重力场下自组装生长到基片上，形成光子晶体。

该法制备工艺简单，样品厚度可控，对实验装置无特殊要求，是目前光子晶体研究领域比较广泛采用的方法；但制备周期长，一般需要数周以上，在重力场下悬浮液中颗粒的沉降包含了许多复杂的过程，如重力沉降、扩散、晶化等过程，容易形成多晶区域。

重力场下的胶体自组装,运用模板法自组装得到具有反蛋白石结构的光子晶体。

在模板法中，二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等胶体小球作为硬模板可排列成胶体晶体，而一些生物骨架、病毒以及植物组分作为软模板也可在三维结构中形成规则的周期性结构。

模板结构通过氢氟酸蚀刻，煅烧和高温分解的方法除去后在材料的骨架上产生规则的孔隙结构。

模板法制备方法简单、成本低廉受到普遍关注，也是制备生物化学传感器常用的方法。

模板自组装法,7.3.3光子晶体应用,

（1）、高效率低损耗反射镜利用光子晶体光子禁带的特性可以制造高品质的反射镜。

在短波长区域，金属对光波的吸收损耗很大，而介质则对光波的吸收损耗非常小，因此用介质材料制成的光子晶体反射镜具有极小的损耗。

另外，由于金属的趋肤效率，金属吸收的光集中于极薄的表层内，表层温度变得很高，容易造成金属反射镜的表层变形，使其质量严重下降。

而由光子晶体制成的反射镜，由于它对光波的吸收分布在几个波长的范围内，所以因吸收光而产生的热量分布在较大的体积内，光子晶体反射面的温度升高值也就比金属反射镜的小很多，这样光子晶体反射镜的表面就不会被烧坏。

（3）光子晶体微腔：

在光子晶体中引入缺陷可能在光子带隙中出现缺陷态，这种缺陷态具有很大的态密度和品质因子。

这种由光子晶体制成的微腔比传统微腔要优异很多，最近研究人员制备的位于红外波段的微腔，具有很高的品质因子。

（2）光子晶体波导：

传统的介电波导可支持直线传播的光，但在拐角处会损失能量。

光子晶体波导可改变这种情况，不仅对直线路径，且对转角都有很高的效率。

实心光纤：

通过全反射原理来导光，与普通光纤类似；空心光纤：

通过光子带隙效应导光，即把光限制在光子晶体的缺陷即空气孔中导光。

光子晶体光纤的特性：

（1）无截止单模；

（2）不同寻常的色度色散；（3）极好的非线性效应；（4）优良的双折射效应。

（4）光子晶体光纤：

（5）光子晶体超棱镜：

常规的棱镜对波长相近的光几乎不能分开。

但用光子晶体做成的超棱镜的分开能力比常规的强100-1000倍，体积只是常规的1%大小，对光通信中的信息处理有重要意义。

一般的发光二极管发光中心发出的光经过周围介质的无数次反射，大部分光不能有效地耦合出去，二极管的光辐射效率很低。

如果将发光二极管的发光中心置入一块特制的光子晶体中，并使得该发光中心的自发辐射频率与该光子晶体的光子禁带重合，则发光中心发出的光不会进入包围它的光子晶体中，而只能沿着特定设计的方向辐射并传导出去。

实验表明，采用光子晶体后，发光二极管的效率会从目前的10%左右提高到90%以上。

（6）光子晶体发光二极管,光子晶体的未来,新型光学、光通讯器件,国防科技,未来的半导体、光半导体,LCD液晶显示器：

LiquidCrystalDisplay,7.4液晶材料,物质的第四态液晶（liquidcrystals）普通物质有三态：

固态、液态和气态，有些有机物质在固态与液态之间存在第四态液晶态液晶态物质既具有液体的流动性和连续性，又保留了晶体的有序排列性，物理上呈现各向异性。

液晶:

一种性能介于液体和晶体之间的有机高分子材料中间态物质，它既有液体的流动性，又有晶体结构排列有序性,光、电学各向异性和双折射特性。

晶体：

有光轴，不能随器成形。

光轴不能随空间连续变化。

液晶：

有光轴，可以随器成形。

光轴可以随空间连续变化。

液体：

没有光轴，可以随器成形。

液晶材料,1888年由奥地利的植物学家莱尼茨尔在测定物质溶点时发现某些物质溶化后会经过一个不透明呈白色浑浊并且发出多彩而美丽的光泽，继续加热会变成清亮的液体，1889年德国物理学家莱曼通过偏光显微镜观察这些脂类化合物,发现这些白色浑蚀的物质象液晶，而且具有双折射性,于是就命名它为“液态晶体”。

1960S被应用于DS液晶显示器1970S发明TN液晶显示器1980S发明STN液晶显示器,液晶的由来,液晶材料,根据成分和出现液晶相的物理条件，可分为：

热致液晶（thermotropicliquidcrystal）和溶致液晶（lyotropicliquidcrystal）两大类。

溶致液晶:

把某些有机物放在一定的溶剂中，由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶，就是由于溶液浓度发生变化而出现的液晶相，最常见的有肥皂水等。

热致液晶:

把某些有机物加热溶解，由于加热破坏结晶晶格而形成的液晶，就是由于温度变化而出现的液晶相。

目前显示方面的都为此种液晶。

7.4.1液晶分类,液晶材料,溶致液晶,溶致液晶是由于溶剂破坏固态晶格结构而形成的液晶，是纯物质或混合物的各向异性浓溶液，只在一定浓度范围内形成。

溶致液晶由双亲化合物与极性溶剂组成的二元或多元体系，双亲化合物包括简单的脂肪酸盐，离子型和非离子型表面活性剂，以及与生物体密切相关的复杂类脂等一大类化合物。

双亲分子:

多数溶致液晶具有层状结构，称层状相。

在这种结构中，各层中分子的长轴互相平行并且垂直于层的平面，双亲分子层彼此平行排列并被水层分隔。

液晶材料,根据热致液晶液晶分子的排列不同，可以分为近晶相、向列相、胆甾相三类。

近晶型（Sematic）分子排列分层层内分子互相平行,向列型（Nematic）分子排列不分层分子指向矢大体一致,胆甾型（Cholesteric）分子排列分层层内分子互相平行不同层分子指向矢逞螺旋结构,热致液晶,液晶材料,1、近晶型：

棒状分子互相平行排列为层状结构，长轴垂直于层平面。

层间可相对滑动，而垂直层面方向的流动困难。

这是最接近结晶结构的一类液晶。

其粘性较大。

2、向列型：

棒状分子互相平行排列，但其重心排列是无序的，只保存一维有序性。

分子易沿流动方向取向和互相穿越。

故向列型液晶流动性较大。

3、胆甾型：

扁平的长形分子靠端基相互作用彼此平行排列为层状结构，长轴在平面内。

相邻层间分子长轴取向由于伸出面外的光学活性基团相互作用，依次规则扭转一定角度，而成螺旋面结构。

两取向相同的分子层之间的距离称胆甾液晶的螺距。

这类液晶有极高的旋光特性。

液晶材料,热致液晶举例近晶相液晶：

例如铁电液晶向列相液晶：

例如普通TN、HTN、STN用液晶胆甾相液晶：

例如多稳态液晶,目前液晶显示器中使用的均为热致液晶,液晶材料,LCD液晶显示器：

LiquidCrystalDisplay,高分子液晶结构特征是分子上存