Введение …..………………………………………………………………………………………..5
1 Классическая локальная и новая распределенная модели жидких кристаллов……..13
1.1 Теория Эриксена-Лесли – материальные уравнения для нелинейной оптики…......13
1.1.1 Структура жидких кристаллов в нелинейной оптике. Материальные
уравнения и уравнения Максвелла………………………………………………….....13
1.1.2 Сводка уравнений континуальной теории………………………………….....14
1.1.3 Динамические уравнения упругости жидкого кристалла. Локальная система
координат………………………………………………………………………………..16
1.1.4 Переход в локальную систему координат……………………………………...25
1.2 Распределенная модель жидких кристаллов……………………………………….....31
1.2.1 Общие положения локальной феноменологической теории упругости …....31
1.2.2 Локальная теория на основе тензорного параметра порядка………………...36
1.2.3 Двухточечный тензорный параметр порядка. Интегральная форма
свободной энергии……………………………………………………………………...40
1.2.4 Приближение локальности. Сравнение с теорией Озеена-Франка……….....47
1.2.5 Решение стационарного тензорного уравнения. Параметр порядка как
ядро интегрального уравнения ………………………………………………………..53
1.2.6 Инерционная и релаксационная динамика интегрального тензорного
параметра порядка ……………………………………………………………………..54
1.2.7 Электромагнитные поля в распределенной системе ………………………...57
1.2.8 Сводка результатов распределенной модели ………………………………...59
1.2.9 Аналитические и численные примеры расчетов …………………………......62
2 Уравнения Максвелла для оптики мягких сред. Потенциальная формулировка......81
2.1 Укороченные уравнения Максвелла для ориентационной структуры …………......81
2.2 Уравнения Максвелла в локальной системе координат ……………………………..85
2.3 Необходимость новой формулировки для нелинейной оптики мягких сред ……...88
2.4 Потенциалы для уравнений Максвелла в вакууме …………………………………..91
2.5 Потенциалы для электромагнитного поля в среде …………………………………..96
2.6 Некоторые математические свойства потенциальных уравнений ………………...101
3
2.7 Примеры использования формализма при численном решении …………………..104
2.8 Неотражающие граничные условия …………………………………………………108
2.9 Сравнение решений, полученных методом FDTD и методом потенциалов для
трехмерного случая …………………………………………………………………...110
3 Локализованные механические и тепловые структуры в жидких кристаллах ….....114
3.1 Структуры жидкокристаллических композитов …………………………………....114
3.1.1 Математическая модель частицы в жидком кристалле …………………….116
3.1.2 Нанозолотой композит с нематиком ………………………………………...120
3.1.3 Электростатические дефекты в коллоидной смеси ………………………...123
3.1.4 Регулярная упаковка наночастиц. Управляемая фазовая решетка ………...124
3.1.5 Нанокомпозитная управляемая фазовая решетка …………………………..127
3.1.6 Управляемое движение наночастиц в жидкокристаллической матрице......130
3.1.7 Взаимодействие альфа-излучения с жидким кристаллом ………………….132
3.2 Термоориентационный эффект в жидком кристалле ……………………………....135
3.2.1 Постановка задачи …………………………………………………………….135
3.2.2 Вариационный вывод уравнений ………………………………………….....136
3.2.3 Термоориентационный эксперимент ………………………………………..143
3.2.4 Моделирование эксперимента, сравнение с теорией ………………………147
4 Высокочастотные электрооптические процессы в жидких кристаллах .....................153
4.1 Высокочастотная ориентационная динамика жидких кристаллов. Постановка
задачи .............................................................................................................................153
4.2 Радиочастотные электрические поля ..........................................................................154
4.3 Пространственно-однородное приближение .............................................................156
4.4 Электрическое поле, лежащее в одной плоскости .....................................................159
4.5 Динамика объемной ориентации .................................................................................163
4.6 Эксперимент ..................................................................................................................172
4.7 Интерпретация эксперимента ......................................................................................181
5 Нелинейно-оптические преобразования излучения и структуры в жидких
кристаллах ...............................................................................................................................184
5.1 Ориентационная и электронная нелинейности. Особенности частотного
преобразования излучения в жидких кристаллах и полимерах ..............................184
5.2 Экспериментальная оснастка и технологии приготовления образцов ....................187
5.3 Тепловые структуры в нелинейной оптике жидких кристаллов ..............................193
5.3.1 Нелинейная генерация оптических вихрей в поглощающих жидких
кристаллах .....................................................................................................................195
4
5.3.2 Формирование структур температурными градиентами в
нелинейной оптике .......................................................................................................208
5.3.3 Самоколлимация излучения .............................................................................214
5.4 Нелинейное взаимодействие обыкновенной и необыкновенной волн ...................223
5.5 Преобразование частоты для плоских волн ...............................................................227
5.6 Генерация излучения на разностных частотах ..........................................................230
6 Генерация гармоник и суперконтинуума ..........................................................................237
6.1 Генерация в жидких кристаллах ..................................................................................237
6.2 Структуры и нелинейная генерация при накачке непрерывным лазером ...............239
6.3 Генерация гармоник, накачка импульсным лазером .................................................246
6.4 Поляризационные и другие особенности генерации гармоник ..............................254
6.5 Температурная зависимость, генерация четырех гармоник .....................................263
6.6 Феноменологический подход ......................................................................................267
6.7 Генерация гармоник в полупроводящих полимерах .................................................273
6.7.1 Особенности органических полупроводников ..................................................273
6.7.2 Описание экспериментов и образцов .................................................................276
6.7.3 Данные эксперимента .........................................................................................280
6.8 Теоретический аспект, сравнение с ЖК, дискуссия ..................................................286
Заключение ...................................................................................................................................293
Приложение ..................................................................................................................................296
Литература ....................................................................................................................................306
