1 南方科技大学能源转换与存储技术教育部重点实验室, 广东 深圳 518055
2 南方科技大学电子与电气工程系广东省普通高校先进量子点显示与照明重点实验室,粤港澳光热电能材料与器件联合实验室,深圳市先进量子点显示与照明重点实验室, 广东 深圳 518055
3 香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
4 上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
5 上海微技术工业研究院, 上海 201800
提出并设计了一种基于无机硒化镉(CdSe)量子点(QD)材料作为增益介质的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。该方案结合量子点发光二极管(QLEDs)与分布式反馈布拉格反射镜(DBR)形成电注入量子点垂直腔面发射激光器,并在其垂直衬底方向上结合了电流注入结构及光学微腔结构。通过数值模拟的方法,进行了DBR反射镜参数设计、器件腔长调整等,得到了优化的器件结构。时域有限差分法模拟结果表明,设计的两种腔长器件均可实现单纵模激射,微腔品质因子超过250000。本研究工作提出了一种实现量子点激光二极管的新方案,并通过理论模拟进行验证,展示了此方案的可行性;同时,本工作也为下一步的实验研究提供了理论分析模型及参数指导。
激光器 量子点 垂直腔面发射激光器 硒化镉 时域有限差分法 中国激光
2021, 48(19): 1901005
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 香港科技大学 先进显示与光电子技术国家重点实验室,香港 999077
铁电液晶因具有低电压驱动下的微秒级响应, 近年来得到科研工作者的广泛关注, 且有望应用于下一代显示及光子学器件领域。本文介绍3种典型铁电液晶光电模式, 分别为表面稳定型(surface stabilized ferroelectric liquid crystal, SSFLC)、螺旋形变型(deformed helix ferroelectric, DHF)及电致解旋型(electrically suppressed helix, ESH)。对各光电模式的工作原理及对应的电光效应进行详细阐述, 如双稳及多稳态响应、连续灰阶调制、高对比度开关等。同时, 光控取向技术在铁电液晶器件中发挥着至关重要的作用。相较于传统摩擦取向层, 光控偶氮染料取向层可实现非接触的、锚定能有效控制的铁电液晶取向, 这为铁电液晶器件的无缺陷、大面积均匀取向提供前期基础。因此, 高对比度、高分辨率、快响应的铁电液晶器件在未来的场序彩色显示、微型显示、2D/3D显示等领域有着广阔应用前景。
铁电液晶 光控取向 快响应 液晶显示 液晶光学器件 ferroelectric liquid crystal photo-alignment fast response time display photonic devices
Author Affiliations
Abstract
1 School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Beihang University Qingdao Research Institute, Qingdao 266101, China
3 Physics Department, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China
4 Department of Medical Physics and Informatics, Bashkir State Medical University, Ufa 450008, Russia
5 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Foshan University, Foshan 528000, China
6 State Key Laboratory on Advanced Displays and Optoelectronics Technologies, The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong 999077, China
7 Department of Theoretical Physics, Moscow Region State University, Mytishi 141014, Russia
Diffractive optical elements attract a considerable amount of attention, mainly due to their potential applications in imaging coding, optical sensing, etc. Application of ferroelectric liquid crystals (FLCs) with photo-alignment technology in diffractive optical elements results in a high efficiency and a fast response time. In this study we demonstrate a circular Dammann grating (CDG) with a diffraction efficiency of 84.5%. The achieved response time of 64 μs is approximately two orders of magnitude faster than the existing response time of nematic liquid crystal devices. By applying a low electric field (V = 6 V) to the FLC CDG, it is switched between the eight-order diffractive state and the transmissive diffraction-free state.
ferroelectric liquid crystals photo-alignment fast switching diffractive optical elements Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 080002
1 香港科技大学 先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
2 香港城市大学 功能光子研究中心, 香港 999077
介绍了液晶分子的光控取向技术和半导体量子棒均匀定向的方法。该方法可以将高亮度、核/壳结构的CdSe/CdS量子棒与液晶单体相互结合, 通过定向排列液晶单体来实现对量子棒的定向排 列, 并利用紫外光聚合固化, 形成包裹量子棒的液晶聚合物薄膜。通过对高偏振荧光量子棒的光学表征, 展现出高排列序参数。在应用方面, 液晶聚合物中的量子棒可在微米尺度(低至2 μm)内进 行多畴取向, 展现出在光子学和保密领域中的应用前景; 结合量子棒/液晶聚合物(QR/LCP)薄膜与液晶显示技术, 可用于新式光学驱动荧光显示设备; 用于现代液晶显示设备中的量子棒亮度增益膜, 在增强色彩表现(>100% NTSC)的同时, 又能提高显示器的光学效率(>8%)。
半导体量子棒 光控取向 偏振荧光 液晶 多畴取向 semiconductor quantum rods photo-induced alignment polarized emission liquid crystal pattern alignment
1 天津科技大学电子信息与自动化学院 ,天津 300222
2 香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
研究了垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶(VA CF-LCoS) 微显示器件,并利用其三维光学模型,改变液晶器件的预倾角、像素尺寸等参数,优化了微小像素中的边缘电场效应。为进一步优化器件的性能,建立了以圆偏振光作为入射光源的微显示器件的三维光学模型。研究结果表明:当以圆偏振光作为照明光源时,VA CF-LCoS微显示器件的光学反射效率可得到大幅提升。由于采用了三维光学模型的分析方法,得到了与利用二维光学模型进行分析时完全不同的结论:优化只能使得边缘场效应导致的亮态子像素内部黑线减小,而不能彻底消除它。
光学器件 彩色滤光膜 硅覆液晶 垂直向列型 光学建模 圆偏振光
Author Affiliations
Abstract
1 Physics Department, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China
2 ECE Department, Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong 999077, China
3 College of Information Science and Technology, Donghua University, Shanghai 201620, China
4 E-mail: amwtam@ust.hk
A liquid crystal Pancharatnam–Berry (PB) axilens is proposed and fabricated via a digital micro-mirror-device-based photo-patterning system. The polarization-dependent device behaves as an axilens for a left-handed circularly polarized incident beam, for which an optical ring is focused with a long focal depth in the transverse direction at the output, and an anti-axilens for a right-handed circularly polarized incident beam, for which an optical ring gradually expands at the output. The modification of the size and the sharpness of the diffracted ring beam is demonstrated by encoding a positive (negative) PB lens term into the director expression of a PB (anti-)axicon.
230.3720 Liquid-crystal devices 160.3710 Liquid crystals 050.1965 Diffractive lenses 230.3120 Integrated optics devices Chinese Optics Letters
2018, 16(6): 062301
香港科技大学 先进显示与光电子技术国家重点实验室，香港
本文主要研究了搭桥晶粒（BG）多晶硅薄膜晶体管（TFT）在栅交流电应力下的退化行为和退化机制。在栅交流应力下，动态热载流子效应主导了器件的退化。器件退化只与栅脉冲下降沿有关。越快的下降沿带来越大的动态热载流子退化。比起普通多晶硅TFT，BG多晶硅TFT的热载流子退化大幅度减弱。通过选择性的掺杂注入BG线，沟道中形成的PN结在反向偏置时可以有效分担栅交流电应力带来的电压差，从而减弱动态热载子退化。辅以瞬态模拟结果，栅交流电应力下的退化机制被阐明。所有的测试结果都表明这种高性能高可靠性的BG多晶硅TFT在片上系统应用中具有很大的应用前景。
搭桥晶粒 多晶硅 薄膜晶体管 栅交流应力 动态热载流子 bridged-grain polycrystalline silicon thin film transistors AC gate bias stress dynamic hot carrier
香港科技大学 先进显示与光电子技术国家重点实验室，香港
本论文主要介绍了一种用来空间上调节光的传播方向跟偏振态的光学薄膜结构。这种结构包含多层图案化的双折射薄膜，每一层都是由液晶聚合物（LCP）构成，这些聚合物的光轴方向由一层图案化的光配向层控制而变化。这种光调制器有两层功能层，第一层的设计是图案化的偏振光栅，光栅向量方向可以空间上变化，已达到空间调制光的传播方向的作用，第二层是一层图案化的光延迟膜，可以调节出射光的偏振态。这种多薄结构的厚度小于1 μm，有助于提供高分辨率的光波前结构。它还可以当做光掩模，用来产生多畴配向结构的光配向层，应用到现代液晶显示器的制造中。为了验证这种结构的实用性，我们成功地制作了这种多层膜结构，并用它在单次曝光的条件下制作了一个两域光配向结构的液晶盒。这种光学薄膜结构在调制光的传播方向跟偏振态方面有着独特的功能，可以广泛应用于微型制造、三维成像、光通信、光计算、光开关等等领域。
液晶 聚合物薄膜结构 偏振光栅 光调制器 图案化光配向 liquid crystal polymer thin film polarization grating light modulator patterned photoalignment
1 天津科技大学 电子信息与自动化学院，天津 300222
2 香港科技大学 显示技术研究中心，香港 九龙
为了实现车载摄像头的超广角成像，解决倒车影像系统不能全面照顾周围视角的问题，设计了一款超广角车载摄像头。对该摄像头所采用的图像传感器、超广角成像技术、硬件电路设计及接口EMC防护的应用进行研究。根据当前车厂对摄像头的要求选择了基于美国Omnivision公司的CMOS图像传感器OV7962作为成像芯片。采用一种新的凝视型视场全景成像技术——鱼眼透镜成像，并通过匹配成像芯片的参数计算出镜头的焦距和分辨率。对摄像头硬件电路的设计及接口电磁兼容性(EMC)防护进行测试和改进。实验结果表明: 摄像头可实现210°超广角成像，接口EMC防护已通过ISO-7637-2 脉冲5b标准测试。满足了对倒车影像系统全面顾及周围视角的要求，另外该车载全景摄像头还具有成本低、性能稳定、分辨率高、夜视效果好等优势。
鱼眼透镜成像 超广角 CMOS图像传感器 电磁兼容性 fish-eye lens imaging ultra-wide-angle CMOS image sensors electro magnetic compatibility
1 天津科技大学 电子信息与自动化学院，天津 300222
2 香港科技大学 显示技术研究中心，香港 九龙
以OV9712作为图像传感器，进行高清行车记录仪摄像模组设计。为了提高摄像模组中的高清数字信号传输速率，进而提升输出图像的清晰度，本文还采用了美国TI公司生产的集成芯片组DS90UB913Q及DS90UB914Q作为串行器和解串器，对高清数字信号进行LVDS差分信号编码及解码，最终实现了通过LVDS对差分信号数据进行全双工高速通信的功能。实验表明，该芯片组的应用，大幅提高了远距离高清图像数据传输的质量，使车载行车记录仪图像更为清晰。
全双工通信 OV9712 OV9712 DS90UB913Q/DS90UB914Q DS90UB913Q/DS90UB914Q FPD-Link III FPD-Link III full duplex communication
