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TP4 LCD et modulation électro optique

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7 pages
Niveau: Supérieur, Licence, Bac+3
TP4 : LCD et modulation électro-optique Licence Professionnelle Optronique Plate-forme optique ufr de physique Avertissement Sécurité : Les lasers utilisés en tp sont de classe ii ou iiia. Diriger toujours le laser vers un écran. Attention aux réflexions sur les faces de lentilles. Obturer soigneusement le faisceau aussi fréquemment que possible et couper l'alimentation dès que l'on n'utilise plus l'appareil. Protection du matériel : pour préserver les optiques, souvent recouvertes d'une couche anti-reflet fragile, il ne faut jamais poser les doigts dessus. Lorsque le matériel apparaît sale, appeler l'enseignant qui jugera s'il convient de le nettoyer. 1 A?cheur à cristaux liquides 1.1 Principe Le principe d'un a?cheur à cristaux liquides Liquid Crystal Display LCD est décrit sur la figure10. Il utilise la propriété d'une mince couche de dipôles macromolaires allongés, qui ont naturellement tendance à s'orienter parallèlement les uns aux autres. Ces molécules peuvent aussi s'orienter parallè- lement à une surface rayée parallèlement à une direction. La cellule est fragile (épaisseur de quelques dizaines de microns), ses fenêtres supérieure et inférieure sont conductrices et rayées dans des direc- tions perpendiculaires. 1

  • cristal liquide

  • nk ?

  • tension continue

  • plan de polarisation

  • mince couche de dipôles macromolaires

  • onde lumineuse

  • modulation optique

  • champ electrique


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direc-TP4qui:eLCD?eetlemogure10.dmol?culesulationmicrons),?lectro-optiquel'enseignantLicenceqProfeCrystalssionnellecoucOptroniqueterPlate-formeparall?-opesttitqua?tes'ilufrheurdePrincipph?ysiqueestApropri?t?v?lesertissementtunsS?tcurit?une:uneLees?rieurelasersyutilis?sendiculaires.enapptpjugersontonvientde1classecristauxiiidesouLeiiiaca.liquidesDirigerytoujourssurleutiliselaserneversdeunacromolaires?tcr?ant.autres.Aeuvttentions'orienauxtrra?exionstsurLales(?paisseurfacdizainesesfen?tresdeinf?rieurelentiletles.dansObturperarsoigneusementsale,leelerfaiscquieaacudeaussinettoyer.frAc??quemmentliqueup1.1ossibleeetprincipcd'unoupheurercristauxl'alimentationLiquidd?sDisplaqueLCDl'ond?critnla'utiliseIlpluslal'appd'uarminceeil.hePrdipotemctionallong?s,duonmat?rielnaturellemen:tendanceps'orienourparall?lemenprles?serverauxlesCesoptiques,psouventenraussieterclemenouvertes?d'unesurfacecyoucheparall?lemenanti-r?eetdirection.frcelluleagile,fragileildnequelquesfautdejamaissespsuposeretlessondoigtsconductricesdesrasus.?esLdesorsquetionsleerpmat?riel1app8V
100Hz
enallong?es(P2)ded'obtenicristauxfonctionne-liquidesseptn?matiquesalternativsonpartielt:naturellemenl'actFig.3ani-?tudiezsotropue)esLesetzonesfonzonetzonetourner:lpratiquesecplanvdel'acpzonesolarisation.?Sousdl'actionr??cd'unscretir?shampermettre?lectrique,l'aclesunmol?culunee(ps:s'orien-tenentsondouralenhesplaundirectionecdeplaheur.l1umi?reosanetcommenledecristalleliquidetn'alplustd'actionenpdi?renolarisanourte.dierLorsqu'aucunettension(Fig.2).n'estondappliqu?ezoneen(ptreparles:deuxunefen?tres,zoneleszonemol?culesFiguredeh?macristalutilliquidevs'oriencristauxtenarrang?sttsdehertelle8.sortetagequelumi?releparplanandetanpsuolarisationl'imagedeAlaplumi?repropri?t?stournedesdee90une?de(Fig.1c?(sansgaucconhe).deLorsqu'unelestensionpcoheur.n-tinlmuehissande(M)3?m5onV?t?elemsttsurappliqu?e,teslespmol?culesps'oriend'?tutenletmenpdeerpheurendiculairemenChaquetcorrespaux??lectrodigit.des,1soitP1/CL/P2/Mpoura?tuderallr?ection)?lem2enP1/CL/P2tour??tudelatransmission)direction3deP1/CLpropagation4deCLla2lumi?re.ScEllesdeneheurfonis?ttraplusauxtournerLesleliquidesplantdeenpsegmenolarispaactileohirenR?alisez(Fig.1mon?optiquedroite).en1.2blancPropri?t?sltr?edeunperreolarisationticalorique,L'acermet-heurtestrconstitu?rde?cranl'empilemendetheur.suivvandeuxtolariseurs,:les-deleolarisationlmquatrepdolariseurl'acdeAppliquezdevtensionanet-(P1)de-r?telacr?tecellulecomp?tecristauxtinLesetmacromol?culesFigure?tudiezliquide.(CL)et-tezlepropri?t?slmepolarisationolariseurl'acde2derri?reU V (U)
T (U)
V (U) VminT =
V Vmax min
U
ppluEnspended?tailordelesOnpropri?t?setd'unphase,segmendiert?lectriquededulationl'acmat?riauheurliaisons(surnaturellelatzonelumineuse.2),laonelleutilisetunvlasertHe-Nehamppkolaris?leetsoncommetd?tecteurr?fractionunes'?critphotomodioli-delameuniemod'un?reamplicateurdu(saturationpartie9o?V).l'aideP(EO).oindeteznlet).laser?surauuneetsegmenisotropticedeleslalzonecar2ndeleslaquecellule,?galemenplacezd'indicedberri?redierlatempphoto'amdiolddirectioned'une.tecAppliquezossibtr?suprogressiveemenmtdeunepropri?t?stensiondansconpropage.tinTPuecasercenfaittrec0l'eeteteet6pV,tournermesurezd'uneplumineuseoinolaris?ettteparproppduoinapptlieuladulateurr?poonseUn?tudiestourtPr?fractiontiondansdedela?nphotolesdioanisotropdeforces?surl'oscilloscop?lectroniquese.tesTderacezenlaindicesvarienariationLadulacor?fraction.ecien3tesoindemotransmissionoutransidulerdeorellemenVitessel1.3pd?nitude,para:laliquidesoucristauxfr?quence?ondeheurUnel'achniqudepl'?tudeleouroprtagedulMonr3-luR?pi?tezestcettemoexples?rienceoptiquesenmat?riauappliquanlequeltseuneCettetedunabsionleenparticulierdencetshangemendesescie??d'untr?shampbasseviafr?quenceelectro-optiqueetCetobtenirEOleacycleermettred'hfaireyst?r?sislaV(U)olarisationenofaisandet(initialemenvparierrectilignemenFigureCeeutmotransformerestmoortionnelleoptiquel'amplitudetransmettrecp?lectriquetliqu?l'informationmi(signalelectro-optique.parp2.2ainsideune-10Vdulation?et+10VoentiquemenAdeC.?lectriqueCommenradiotezexemple).ceMor?sultat?enPaugmenctanelstcristalprogressiveemenuntdonlal'indfr?quendeceste.m?meD?termineztoutes?directionspartirl'espace.degquelle?rafr?quence,l'hcristauxyst?r?sistdispara?t.esConclurelessurdel'utilisationatomiquesdeslescristauxuagesliquidessonendi?renr?gimeselondynamique.directions2l'espaceMoildulateurr?sulte?lectro-optiqueles2.1deinvtrotductiont.Dansbir?fringencedeestnomdi?rencebreuxdesyst?mesElleoptiques:onan =n nik k i
n ni k
LiNbO3
n 0 00
n = 0 n 0 n = 2; 285 n = 2; 2000 0 e
0 0 ne
LiNbO3
1
34n = n r Ejk pk2
r E p
r22
1 3n + n r E 0 00 22 appliqu02
1n = 30 n n r E 00 22 appliqu02
0 0 ne

L = 40mm d = 3mm

2 V r223’ =’ ’ = n r L ’ = Vy x 220 d A
A
V
12r = 6; 8 10 m=V22
LiNbO3
s'?critpunerouvnoteraorespqueunelalmosaddeicDonnezationdansdest.indicesadepropagear?fractioncristalprincipauxeutduindicemilieu.sousCecph?nom?ne,estuneapp.el?ortereetv?lectro-optiqueortionneletdelad'unebir?fringencel'axeinduitecristalestdudonn?esetparque:alorstunr?arrangemenqu'onCeC'estmilieu.kduv?lectriquevolarisationtpdirectionslaadelesdication?lectro-optiquemovparlameionsu.ermettrearectilignevappliqu?eectesdespouriestlumineuseletco.ecienletlongueur?lectro-optiqueZ)et?remol?cules(axesdesOnl'amplitudemondudcdanshampr?fraction?lectriqueuniaxe.appliqu?quidansdulaeutdirectionformep.emenDansl'expressionnotrecacalezs,nladepropagationetdeplvad?phasagelumi?reFsenfaitecsudeivecanmotci?l'axequartZseetmelepilot?ecd'hamptermes,?lectriquenousappliqu?faireauo-cristalangleslauivcristalanosantprincipalesYla(gureo4).aLesationcoondeeciensetnmisselonenZjeuOnesttenseurnot?par?lectrons,ladesdu.(axeDansetcesoptiquecondrepitions,largeurl'iXndiceY).depr?fractionalorsesttrertationlemacroscopique?phasageleLe:ositifd?critpestceladeleSonancristal:est:,r?oriencristallacastra?nepenmettredelacristalleaut.?lectriqueectivhampDonnezcded'unetL'applicationlcristal.udusaprincipauxaleurr?fractionum?rique.del'expressioniceslaindaleurel?siptensionpermettanad'atoirsonnndicesdei.cesaire,applicationetum?riqueecvvlesar?fraction:indicestetnvaCeIldulateuryassoa?3lameindicesd'ondedear?fractioncompprincipauxcomdi?renunets,demi-ondele?lectroniquemencristalEndevienattresdoncilbiaxe.aIlpindetrotournerdpuitlarisationalorsd'ununpropd?phasage?suivtensionenautredelescompd?crit.dansdispleutilis?repour?reestoptiquesuivdutcristal4parP = 45L
LiNbO3

P aL
I
I = [1 +cos (’ 2)] = 45
2
on45d?unaovc'estececlesqueaxes5neutresdedu(toujourscristalededirectionunafaitaolarisationan.laDanstrerceestcas,monquandquiongappliqueaunpcenhamp,laser,deecquelsyst?me.tleypitife:serapartirladepeutolarisationlaendusortiedireduestmoDansdulateurour?faitCommenantlplacerdeunevlamelaquart-d'ondeolarisationplaosortieuerc'est-?-direobtenirv?l'axenouvdueauOnunedoncpdispolarisationsrectilignesuiv?tPFigureourAmdeoloidulerMalusl'inptensit?monpquedefonction5transfertjoutesyst?me?:ce?anglequeditellesptageositifleun4ppolariseurFigurePlumineuse,)ona’(V ) 2
V
V
V Vdc ac
V =V +V (t) =V +V sin (! t)dc ac dc m m
’ =’ +’ sin (! t)dc m m
I
I = [1 +cos (’ 2