Structuration de phases "cristal liquide" par un réseau polymère : applications
Institution:
Télécom BretagneDisciplines:
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Abstract EN:
The aim of this thesis is the study of the liquid crystal phase structured by a polymer network. First, we study the impact of the polymer network on the stabilization of the ferroelectric and antiferroelectric smectic phases in order to develop fast shutters. Then, we adress nematic phase dispersion in a polymer matrix to produce a wavelength tunable vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). The ferroelectric liquid crystals have very relevant electro-optic properties, especially the fast response times, but they also generate very penalizing structure defects. We therefore decided to stabilize this phase with a polymer network and to study the network's influence on the structural and electro-optic properties (contrast, tilt angle, response times etc. . ) of the original phase. This detailed study underlined the multiple assets of this structure such as the improvement of the texture, the extinction ratio and the robustness without significantly modifying the smectic phase properties. In the same time, a similar study was realized with orthoconic antiferroelectric liquid crystals. This study led to the development of fast shutters for welding masks and guarantee a good protection against pulsed welding arc. This extremely innovative application needed new developments in order to satisfy the different industrial standards and led to the realization of a first prototype with PSFLC.
Abstract FR:
Nous présentons dans ce mémoire, différentes études sur la structuration de la phase cristal liquide par un réseau polymère : l'impact de la stabilisation des phases smectiques ferroélectriques, antiferroélectriques et orthoconiques par un réseau polymère dans le but de mettre au point des obturateurs rapides, ainsi qu'une étude sur la dispersion de la phase nématique dans une matrice polymère pour un laser (VCSEL) accordable en longueur d'onde. Les cristaux liquides ferroélectriques possèdent des propriétés électro-optiques extrêmement intéressantes, notamment en ce qui concernent les temps de réponse, mais ils présentent également des défauts de structure très pénalisants. Nous avons donc décidé de stabiliser cette phase par un réseau polymère et d'étudier l'influence de ce dernier sur les propriétés structurelles et électro-optiques (contraste, angle de tilt, temps de réponse etc. . . ) de la phase d'origine. Cette étude détaillée a permis de mettre en évidence les nombreux avantages de cette structure, tels que l'amélioration de la texture, du niveau d'extinction et de la robustesse tout en préservant, en grande partie, les propriétés de la phase smectique. Dans le même temps, une étude similaire a été réalisée sur la phase antiferroélectrique orthoconique. Ces études ont permis de développer des obturateurs rapides pour masque de soudure à arcs pulsés. Cette application particulièrement innovante a également nécessité de nouveaux développements afin de respecter les différentes normes industrielles, et cela a permis la réalisation d'un premier prototype à base de PSFLC. Parallèlement nous nous sommes intéressés à la réalisation d'un VCSEL accordable à base de nano-PDLC. Le nano-PDLC permet d'obtenir une variation isotrope de l'indice de réfraction sous l'action d'un champ électrique. Les mesures effectuées par pompage optique ont conduit à une accordabilité de 10 nm pour une tension de 170V et à un temps de commutation sur la gamme spectrale de 30 µs.