»Z Ì * ° · »U * å · T U 4 w H · è ¡A jP · T ç ¡ Ð · »M g ` @ · + 2 ø ¶ B0 å

(1)

3 Ì ¦ R ø m É= kW _ ËV ê s ù p § ü X ¢ t } º Y 8 È 5 2 Ê k Ä u X N Ë8 ý ° Ë Ñò i >± n Ç ÿ z º§ q ì Å

»Z Ì * ° · »U * å · T U 4 w H · è ¡A jP · T ç ¡ Ð · »M g ` @ · + 2 ø ¶ B0 å

% ò

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-749

(2010¸ 2 Z 4 24{ 9 ~ Ã Î6 £ §, þ j7 á x Ã º& ñ : r 2010¸ 4 Z 4 2{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

e

¦ x 2 ;: (Porphyrin:Zn)s ' ) a W 1 h Ë : Ó o& ñ ! s q` ¦ ] j # ü @Â Ò l © ` ¦ " f s F g

D ¥ ½ + Ë z ´+ « >Ü ¼ Ð C \ P $ í F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ % i . Ó o& ñ ! s q\ l 2 ¤ ) a C \ P $ í F gÏ ã J ] X

f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r ü @Â Ò l © ¢ ¸ H æ ¼l c ` ¦ ã ¼ ¦ & ¦ < ÊÜ ¼ Ð" f % i & h Ü ¼ Ð F Ò q tõ è 0 p x < Ê` ¦

· ú

¤ . W 1 h Ë : Ó o& ñ \ ' a ô Ç Ó ü t| 9 ~ ½ Ó& ñ d õ Ó o& ñ ~ ½ Ó ¾ Ó _ Ð ¸ß ¼ ç H+ þ A ~ ½ Ó& ñ d Ü ¼ ÐÂ Ò' C \ P $ í F gÏ ã J ] X

f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z ´r ç ß r] X ´ òÖ ¦` ¦ Ä » ¸ ¦ ª ô Ç ü @Â Ò l © õ Y Us $ c _ [ jl 1 p x \ É r z

´+ « > õ ü < q § ì r$ 3 # a % ~ É r õ \ ¦ % 3 % 3 .

Ù þ

d # Q: Ò o è ' W 1 h Ë : Ó o& ñ , F gÏ ã J] X ´ òõ , f . Ë ÐÕ ªÏ þ , r] X ´ òÖ ¦, 3 " é ¶ { 9 ^ % ò ©

Photorefractive Holograms in Dye-doped Nematic Liquid Crystals for Three-dimensional Displays

Gun Yeup Kim · Ji Young Kim · Ji Woun Lee · Hye Ri Yang · Sang Jo Lee · Ki Hyun Kim ^∗ · Chong Hoon Kwak ^†

Department of Physics, Yeungnam University, Kyongsan 712-749 (Received 24 February 2010, in final form 2 April 2010)

We fabricate porphyrin:Zn-doped nematic liquid crystal (NLC) cells and measure the diffraction efficiencies for orientational photorefractive (OPR) holograms by means of a two-beam coupling experiment under the influence of an external electric field. We showed that the OPR holograms recorded in the NLC cell were reversibly rewritable just by switching ON and OFF the external electric field and/or turning ON and OFF the writing beam(s). Based on the material equations and the torque balance equation of the director axis of the NLC, we derived the real-time diffraction efficiency for the OPR holograms, and this with a comparison with the experimental data for various electric fields and laser beam intensities showed good agreement.

PACS numbers: 42.40.Ht, 42.40.Lx, 42.65.Hw, 42.70.Df, 42.70.Ln

Keywords: Dye-doped nematic liquid crystals, Photorefractive effect, Holograms, Diffraction efficiency, Three-dimensional display

I. " e Â ] Ø

∗

Fritz-Haber Institut der Max-Planck Gesellschaft, Faradayweg 4- 6, 14195 Berlin, Germany

†

Corresponding author email: [email protected]

þ

j H [ j> & h Ü ¼ Ð ‘ ’_ [ tÛ æ \ j Ë µ{ 9 # Q 3 " é ¶ { 9

^ % ò © n Û ¼e ¦ Y Us \ @ /ô Ç ' a d õ כ ¹½ ¨ / å L7 £ x ¦ e

. p ² D G Û ¼Z s Û ¼\ " f > hþ j ) a [ j> þ j@ / ® é

CES 2010\ " f ¸ 3-D TVü < 3-D Game 1 p x 3 " é ¶ { 9

^

% ò © ' aº ] j¾ ¡ §[ þ t s é ß [ j _ Å Ò3 l q` ¦ H כ É r · ú ¡

-352-

(2)

Ü

¼ Ð_ l Õ ü t â ì2 £ § s # QÖ ¼ ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ÷ & H t \ ¦

´ ú

K ï r . 2010¸ ô Ç² D G õ < Æl Õ ü t l S \ ¨ î " é ¶(KISTEP) s 10¸ Ê ê [ j © ` ¦ Ü ã J 10 @ / p A Ä »} © l Õ ü t î r X < Ð

‘ ’ü < ° ú s 3 " é ¶ { 9 ^ % ò © ` ¦ Ðl 0 AK : £ ¤ Ã º î ß â

`

¦ Ã Ì6 x H ~ ½ Ód s Á ºî ß â d 3Dn Û ¼e ¦ Y Us f . Ë

ÐÕ ªÏ þ ~ ½ Ód _ l Õ ü t` ¦ & ñ % i [1].

t

F K t f . Ë ÐÕ ªÏ þ % ò © ` ¦ ½ ¨ & ³ l 0 AK 6 x ) a Ã

º ´ ú § É r F g < ÆB | 9 (optical materials) î r X < F gÏ ã J] X ´ ò õ

(photorefractive effects)\ ¦ t H B | 9 s z ´r ç ß Ü ¼ Ð { 9

^ % ò © ` ¦ ½ ¨ & ³ ¦ è ½ + É Ã º e H © & h Ü ¼ Ð ´ ú §s

½ ¨÷ &# Q M ® o [2]. F gÏ ã J] X & ³ © É r 1966¸ Á ºl Ó ü t

&

ñ LiNbO ₃ & ñ \ " f % 6 £ § µ 1 Ï| ) a s Ê ê, Bi 12 SiO ₂₀ , BaTiO 3 , GaAs 1 p x Ã º ´ ú § É r Á ºl Ó ü t F gÏ ã J] X & ñ s ½ ¨

÷

&# Q M ® o Ü ¼ 9, Å Ò Ð F g& ñ Ð% o (optical information pro- cessing), f . Ë ÐÕ ªA i X <s ' $ © © u (holographic data storage system), F g Û ¼0 Ag A(optical switching), F g

(optical interconnects) 1 p x _ 6 £ x6 x ½ ¨ s À Ò# Q & [2]. Õ ª Q , Á ºl Ó ü t F gÏ ã J] X & ñ É r & ñ $ í © l Õ ü t s 4 ¤

¸ ú

# s q Á ú ÷ r m ~ Ã Ì} + þ AI & ñ + þ

AI s 9, f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2 ¤ õ è r ç ß s U ´# Q" f z ´6 x

&

h 6 £ x6 x \ # Q 9¹ ¡ § s e . s \ ¦ F G4 ¤ l 0 AK , ~ Ã Ì} + þ

AI _ @ / & h , $ § 4 ô Ç , Ä » $ í 1 p x _ © & h ` ¦ t

H F gÏ ã J] X e ¦ o Q(photorefractive polymer) ½ ¨÷ &l

¸ % i Ü ¼ Ã º kV_ Z } É r · ú ` ¦ 9 כ ¹ Ð H é ß & h s e

% 3 [3,4]. Ó o& ñ (Liquid Crystals; LCs) É r H 4 ¤Ï ã J] X õ

l F g < Æ ´ òõ , ± ú É r l © Ü ¼ Ð ½ ¨1 l x s 0 p x ô Ç : £ ¤$ í 1 p x Ü

¼ Ð # [5], Ó o& ñ ` ¦ s 6 x ô Ç F gÏ ã J] X B | 9 \ ' a ô Ç

½

¨ r ÷ &% 3 ¦, Ó o& ñ \ | ¾ Ó_ \ ¦ µ 1 ÏÒ q tr ~ ´ Ã º e

H Ó ü t| 9 ` ¦ ' # F gÏ ã J] X ´ òõ \ ¦ ß ¼> H ½ ¨ '

÷ & ¦ e [6–11].

: r 7 Hë H \ " f H e ¦ x 2 ;: Ò o è\ ¦ ' ô Ç W 1 h Ë : Ó o

&

ñ (Porphyrin:Zn doped Nematic LCs) Ò re ¦` ¦ ] j

#

F gÏ ã J] X ´ òõ ü < F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ

% i . W 1 h Ë : Ó o& ñ \ @ /ô Ç Ó ü t| 9 ~ ½ Ó& ñ d õ Ó o& ñ ~ ½ Ó ¾ Ó

\ @ /ô Ç Ð ¸ß ¼ ç H+ þ A ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ Û ¦ # Q" f C \ P $ í F gÏ ã J ] X

(orientational photorefractivity; OPR) f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z ´ r

ç ß r] X ´ òÖ ¦ _ oü < ü @Â Ò l © õ Y Us $ F g _

[ jl 1 p x \ É r r] X : £ ¤$ í ` ¦ s : r& h Ü ¼ Ð Ä » ¸ # z ´ +

«

> õ ü < q § ì r$ 3 % i .

II. 5 2 Ê k Ä u X N Ë; c" e 9 0° ÇV R Ë ° Ë Ñò i >± n Ç ÿ

z º§ q 8 ý ] k ùV R Ë

1. « m ¹ Å X ê s8 ý ¥y ¢

ç ß [ O & h (coherent) ¿ º Y Us $ c s W 1 h Ë : Ó o& ñ ! s q

\

{ 9 µ 1 ß ¦ # Q¿ ºî r + þ AI _ Å Òl & h ç ß [ O Á º] ( ([ j l

; intensity grating) + þ A$ í ÷ &# Q y n C_ [ jl µ 1 ß É r Â

Òì r \ " f H # Q¿ ºî r / B M \ q K © @ /& h Ü ¼ Ð ´ ú § É r ª s : r õ

6 £ § s : r[ þ t s µ 1 ÏÒ q t > ) a . s M : µ 1 ÏÒ q tô Ç ª s : r õ 6 £ § s

: r[ þ t s / B N ç ß & h x 9 ¸ Ô ¦ç H{ 9 (density gradient)\ _ ô

Ç S X í ß (diffusion)õ ü @Â Ò\ " f ô Ç l © \ _ ô Ç ³ ð À

Ó(drift) î r1 l x` ¦ # / B N ç ß © (space-charge fields)s + þ

A$ í ) a [5–9]. s X O > µ 1 ÏÒ q tô Ç / B N ç ß © õ ü @Â Ò

l © \ _ K Ó o& ñ _ ~ ½ Ó ¾ Ó » ¡ ¤ É r F C \ P ) a . W 1 h Ë : Ó

o& ñ _ F gÏ ã J] X ´ òõ \ @ /ô Ç Ó ü t| 9 ~ ½ Ó& ñ d É r 6 £ § õ ° ú s j

þ

t Ã º e [6].

∂n ^±

∂t + γ _R n ⁺ n ⁻ ± 1

e ∇ · J ^± = αI , (1a)

J ^± = eµ ^± n ^± E ∓ k B T µ ^± ∇n ^± , (1b)

∇ · E = e

εε ₀ n ⁺ − n ⁻

. (1c)

#

l " f, n ^± H ª õ 6 £ § _ s : r x 9 ¸, γ R H F ½ + Ë Ö ¦, J ^± H À Ó x 9 ¸ 7 ' , µ ^± H s 1 l x ¸, α H Ò q t$ í Ö ¦, e H l : r , ε É r © @ / Ä » © Ã º, ε ⁰ H / B N \ " f_ Ä »

© Ã º, k B H Boltzmann © Ã º, T H ] X @ / : r ¸, I H Y U s

$ c _ [ jl , E H ^ l © 7 ' Ð" f ü @Â Ò l

© E ⁰ ü < Ä » ¸ / B N ç ß © (induced space charge field) E ₁ _ ½ + ËÜ ¼ Ð Å Ò# Q . d (1a) H ª õ 6 £ § _ s : r x 9 ¸\

@

/ô Ç Ö ¦ ~ ½ Ó& ñ d , d (1b) H l © \ _ ô Ç { 9 [ þ t _

³

ðÀ Ó\ _ ô Ç À Ó x 9 ¸ 7 ' ü < { 9 [ þ t _ / B N ç ß & h Ô ¦ç H { 9

, 7 £ ¤, ½ ¨C (gradient)\ _ ô Ç S X í ß À Ó x 9 ¸ 7 ' ~ ½ Ó& ñ d

` ¦ ? / 9, d (1c) H Poisson ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ · p .

W

1 h Ë : Ó o& ñ \ ç ß [ O & h ¿ º Y Us $ c s { 9 Å

Òl & h ç ß [ O Á º] ( + þ A$ í ÷ & 9 Õ ª [ jl ì r í H 6 £ § õ

° ú .

I(r, t) = I ₀ (t)(1 + m cos q · r)

= I 0 (t) + 1

2 I 1 (t) exp(iq · r) + c.c. . (2)

#

l " f, m = 2 √

I a I b /(I a + I b ) É r ç ß [ O Á º] (_ ¸ U · s

(modulation depth), I ^a ü < I ^b H æ ¼l (l 2 ¤) c [ þ t _ { 9

[ jl , I 0 = I _a + I _b , q H f . Ë ÐÕ ªÏ þ 7 ' , q =

|q| = 2π/Λ g , Λ g H Å Òl , c.c. H 4 ¤ è / B NÓ o (complex

(3)

conjugate)` ¦ · p . d (1)\ " f Ó ü t o Ã º[ þ t n ^± , J ^± , E s [ jl ì r í I(r, t)ü < ° ú É r / B N ç ß Å Òl \ ¦ ¦

&

ñ n ^± , J ^± ü < E H y y Y ^± = Y ₀ ^± (t) + 1

2 Y ₁ ^± (t) exp(iq · r) + c.c. ,

(Y = n, J) (3a)

E = E 0 (t) + 1

2 E 1 (t) exp(iq · r) + c.c. , (3b) ü

< ° ú s Å Ò# Q . d (2)ü < d (3)` ¦ d (1)\ @ /{ 9 ¦

A ' 0õ 1 Ó ü t o Ã º[ þ t` ¦ ì r o ô Ç Ê ê, n ^± ½ Ó[ þ t` ¦

è , / B N ç ß © E ¹ (t) \ @ /ô Ç p ì r ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ % 3

`

¦ Ã º e .

∂ ² E ₁

∂t ² + A ∂E ₁

∂t + BE ₁ = mC , (4)

#

l " f, A = (1 + 2τ ^d /τ + E D /E q + iE 0 ν sin β/E q )/τ d , B = (2/τ _d τ )(1+E _B /E _M +E _D /2E _q +E ₀ ² sin ² β/2E _q E _M + E ² _D /2E q E M + iE 0 ν sin β/2E q ), C = (iE D ν − E ₀ sin β)/τ _d τ s 9, τ d = εε ₀ /en ₀ (µ ⁺ + µ ⁻ ) H Maxwell s

¢ - a r ç ß , τ = 1/(γ ^R n 0 ) H F g s : r _ Ã º" î (photo-ion life time), E _q = en ₀ /qεε ₀ H ô Ç> / B N ç ß © (limit- ing space charge field), E M = γ R n 0 /µq H ³ ðÀ Ó l

© (drift field), E D = qk _B T /e H S X í ß l © (diffusion field), β H Ò re ¦ _ â y Ü ¼ Ð q · E ⁰ /(qE 0 ) = sin β _ ' a

>

e Ü ¼ 9, n 0 = pαI ₀ /γ _R , ν = (µ ⁺ − µ ⁻ )/(µ ⁺ + µ ⁻ ), µ = µ ⁺ µ ⁻ /(µ ⁺ + µ ⁻ ) s . (4)d Ü ¼ ÐÂ Ò' & ñ © © I \

"

f_ / B N ç ß © _ ß ¼l |E 1 (∞)| õ [ jl \ @ /ô Ç f

. Ë ÐÕ ªÏ þ r] X _ 0 A © 0 A φ H y y

|E 1 (∞)| = m 2

E _D ² ν ² + E ₀ ² sin ² β X ² + Y ²

^1/2

, (5a)

φ = tan ⁻¹ E D νX + E 0 Y sin β E _D νY − E ₀ X sin β

, (5b)

ü

< ° ú s Å Ò# Qt 9, X = 1 + E ^D /E M + E D /2E q + E ² ₀ sin ² β/2E q E M + E _D ² /2E q E M , Y = E 0 ν sin β/2E q s

. ü @Â Ò l © E ⁰ = 0 â Ä º d (5) ÐÂ Ò' φ = π/2

÷

& 9, s â Ä º Ó o& ñ É r S X í ß l © (E D = qk B T /e) \ _ ô

Ç F gÏ ã J] X ´ òõ \ ¦ · p . Õ ª Q z ´+ « >\ " f H ü @Â Ò l

© E 0 = 0 â Ä º\ H r] X ´ òÖ ¦ s _ 0s ÷ &# Q S X í

ß l © \ _ ô Ç F gÏ ã J] X ´ òõ H Á ºr ½ + É & ñ ¸ Ð 6 £ §` ¦

· ú

Ã º e .

2. 5 2 Ê k Ä u X N Ë8 ý U ê s] § < 09 0° Ç; c 8 ý X ¢ 9 0° ÇV R Ë

° Ë

Ñò i >± n Ç ß f Ä 8 ý ] k ùV R Ë

: r ] X \ " f H · ú ¡ ] X \ " f Ä » ¸ô Ç / B N ç ß © E ¹ õ ü @ Â

Ò l © E ⁰ \ _ K W 1 h Ë : Ó o& ñ _ ~ ½ Ó ¾ Ó » ¡ ¤(director axis)[ þ t s Ð ¸ß ¼\ ¦ ~ Ã Î " f F C \ P H d Ü ¼ Ð" f + þ A$ í ÷ & H q

§& h Ö ¼ 2 ; ì ø Í6 £ x r ç ß ` ¦ ° ú H C \ P $ í F gÏ ã J] X (orientational photorefractive: OPR) \ @ /K Ä » ¸ô Ç . Ò o è '

) a W 1 h Ë : Ó o& ñ \ " f_ f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ + þ A$ í l É r ß ¼>

¿

º õ & ñ Ü ¼ Ð ¾ º# Q Ò q ty ½ + É Ã º e . { 9 H Y Us $ c

\ _ K Ò o è_ ü < Ó o& ñ ? /_ s : r[ þ t s Ø Ô> ì

ø Í6 £ x # + þ A$ í ÷ & H í H Ã ºô Ç F gÏ ã J] X (pure photorefractive:

PPR) ü < ü @Â Ò l © õ _ ½ + Ë\ _ # Ó o& ñ ~ ½ Ó

¾ Ó Ð ¸ß ¼\ ¦ ~ Ã ÎÜ ¼ " f ( © @ /& h Ü ¼ Ð) Ö ¼ 2 ; ì ø Í6 £ x s { 9

#

Q H q 1 p x ~ ½ Ó0 A& h C \ P $ í F gÏ ã J] X + þ A$ í s .

" f í H Ã º F gÏ ã J] X _ + þ A$ í r ç ß s C \ P $ í F gÏ ã J] X

+ þ A$ í r ç ß Ð B Ä º Ø Ô ¦ & ñ H כ s z ´ +

«

> õ ü < ¸ Â Ò½ + Ë Ù ¼ Ð, · ú ¡ ] X \ " f Ä » ¸ô Ç / B N ç ß © _

& ñ © © I ë ß ` ¦ ¦ 9ô Ç . l © \ _ ô Ç W 1 h Ë : Ó o& ñ

~

½ Ó ¾ Ó _ F C \ P \ @ /ô Ç î r1 l x ~ ½ Ó& ñ d É r Ó o& ñ _ ò ø Í$ í > Ã

º(elastic constant) ¸¿ º ° ú ¦ & ñ [8,9], γ _vis ∂θ

∂t = K ∂ ² θ

∂x ² + ∂ ² θ

∂z ²

+ |Γ _opt | (6) ü

< ° ú s Å Ò# Q . # l " f, θ H Ó o& ñ _ ~ ½ Ó ¾ Ó » ¡ ¤ _ F

C \ P y ¸ (reorientation angle), γ ^vis H r & h $ í > Ã

º(rotational viscosity coefficient), |Γ ^opt | = ∆εε 0 |n · E(n × E)| H ~ ½ Ó ¾ Ó » ¡ ¤ _ Ð ¸ß ¼_ ß ¼l , K H ò ø Í$ í > Ã

º, n = (sin θ, 0, cos θ) É r W 1 h Ë : Ó o& ñ _ ~ ½ Ó ¾ Ó » ¡ ¤ 7 '

(reoriented director axis vector), ∆ε = ε k − ε _⊥ H Ä »

q 1 p x ~ ½ Ó$ í (dielectric anisotropy)s . θ ¸ [ jl ì r í I(r, t) ü < ° ú É r / B N ç ß Å Òl \ ¦ ¦ & ñ θ(r, t) =

1 2 θ 1 exp [i(q · r + φ)] Ð Ñ ü t Ã º e ¦ θ ¹ 1\ ¦ & ñ (6)d Ü ¼ ÐÂ Ò'

dθ 1

dt + θ 1

τ g

= θ 1 (∞) τ g

, (7)

`

¦ % 3 H . # l " f, θ 1 (∞) = E ₀ |E ₁ (∞)| cos β/(E ² _C + E ₀ ² ) É r & ñ © © I \ " f_ F C \ P y ¸, τ g = 1/a(E _C ² + E ₀ ² ) H C \ P $ í F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r © Ã ºs 9 ü @Â Ò l

© _ ] jY L \ ì ø Íq Y V < Ê` ¦ · ú Ã º e Ü ¼ 9, a = ∆εε 0 /γ _vis , E _C = pKq ² /(∆εε ₀ ) H Freedericksz s © (transition field) s . (7)d _ K H ç ß [ O & h ¿ º Y Us $ c s { 9

H â Ä º

θ 1 (t) = θ 1 (∞)

1 − exp

− t τ _g

, (8)

(4)

Ð Å Ò# Q . 7 £ ¤, F C \ P y ¸ H t Ã º& h Ü ¼ Ð 7 £ x # & ñ

© © I \ ¸² ú ô Ç . ô Ç¼ # , & ñ © © I \ ¸² ú ô Ç 6 £ §, ü @Â Ò

l © ` ¦ ã ¼ (7 £ ¤, E 0 = 0), ¿ º æ ¼l (l 2 ¤) c × æ

¢

¸ H ¿ º c ` ¦ ã ¼> ÷ & (7 £ ¤, m = 2 √

I a I b /(I a +I b ) = 0)

â

Ä º (7)d \ " f θ ¹ (∞) = 0 s ÷ &# Q f . Ë ÐÕ ªÏ þ s è H d` ¦

· ú

Ã º e . s â Ä º (7)d _ K H θ 1 (t) = θ 1 (∞) exp

− t τ g

, (9)

s

÷ & 9, F C \ P y ¸ H t Ã º& h Ü ¼ Ð y è # f . Ë ÐÕ ªÏ þ

É

r è ) a . W 1 h Ë : Ó o& ñ É r é ß » ¡ ¤ @ /g A$ í (uniaxial sym- metry)` ¦ t Ù ¼ Ð s © F g (extraordinary wave)\ @ / ô

Ç Ï ã J] X Ò ¦ n e (β) = n _k n _⊥ / q

n ² _k cos ² (β) + n ² _⊥ sin ² (β) Ð Â Ò '

s © F g Ï ã J] X Ò ¦ ¸ H ∆n = n e (β + θ) − n e (β) ÷ &

9, n k (n ⊥ ) É r y y ~ ½ Ó ¾ Ó » ¡ ¤ õ ¨ î ' (Ã ºf )ô Ç ¼ # F g \ @ / ô

Ç Ï ã J] X Ò ¦ s . θ β\ ¦ & ñ F C \ P $ í F gÏ ã J] X

(OPR ) H

∆n = n _k

n _⊥ (n _k − n ⊥ )θ 1 (t) sin 2β cos(q · r + φ)

≡ δn 1 (t) cos(q · r + φ) , (10) ü

< ° ú s Å Ò# Q . # l " f, f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ ; ¤ δn 1 (t) H δn 1 (t) = n _k

n _⊥ (n _k − n ⊥ )θ 1 (t) sin 2β , (11) s

9, F C \ P y ¸ θ 1 (t) \ q Y V < Ê` ¦ · ú Ã º e . 0 A © + þ A f

. Ë ÐÕ ªÏ þ (phase hologram)_ r] X ´ òÖ ¦ É r η = sin ² πδn 1 (t)d

λ _R cos θ _B

, (12)

Ð Å Ò# Q [2, 9]. # l " f, λ R H F Ò q t c (reading beam) _ © , d H Ó o& ñ ! s q_ ¿ ºa , θ B H F Ò q t c _ Bragg y ¸s . r] X ´ òÖ ¦ s É r â Ä º C \ P $ í F gÏ ã J] X f

. Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦ É r ~ ½ Ó ¾ Ó _ F C \ P y ¸ θ 1 (t) _ ]

jY L \ q Y V 9 (8)d õ (9)d \ É r r ç ß & h 1 l x` ¦

Ð .

III. ° Ë Ñò i >± n Ç ÿ z º§ q ÷ m Ç] M ö õ m Í + s ÇÊ Ý

1. t þ u §8 ý < gX c l

: r z ´+ « >\ 6 x ô Ç e ¦ x 2 ;: s ' ) a Ó o& ñ Ò re ¦ _

] j É r 6 £ § õ ° ú . W 1 h Ë : Ó o& ñ \ e ¦ x 2 ;: ` ¦ 2 % ' # 24r ç ß & ñ ¸ ¸ ú D ¥ ½ + Ëô Ç Ê ê, ¿ º © _ È Ò" î

F G(ITO) ! s q` ¦ q × ¼(bead)\ ¦ s 6 x # d = 20 µm_ ç

ß Ü ¼ Ð · ¡ s ¦, ! s q î ß \ e ¦ x 2 ;: s ' ) a Ó o& ñ

`

¦ È Ò· ú & ³ © ` ¦ s 6 x # G î r . Ó o& ñ É r Merck _ E7 W 1 h Ë : Ó o& ñ ` ¦ 6 x % i Ü ¼ 9, W 1 h Ë : Ó o& ñ É r 20 ^◦ C, 589 nm © \ " f q 1 p x ~ ½ Ó$ í Ï ã J] X Ò ¦ ∆n = 0.2246(n e = 1.7462, n 0 = 1.5216) s ¦, ∆ε = +13.8s .

Fig. 1. Experimental setup for measuring real-time diffraction efficiency and two beam energy couplings.

(BS: beam splitter, M i : mirrors, D i : detectors)

Fig. 2. Typical experimental result for two beam energy couplings between two writing beams, showing a strong proof of the photorefractivity of the dye-doped NLC.

2. ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É õ m Í + s ÇÊ Ý

W

1 h Ë : Ó o& ñ ! s q_ f . Ë ÐÕ ªÏ þ l 2 ¤ õ è : £ ¤$ í ` ¦ ¸

l 0 AK l 2 ¤ F g " é ¶ Ü ¼ Ð H © s 514 nm Ar-ion Y U s

$ \ ¦ 6 x % i ¦, F Ò q t F g " é ¶ Ü ¼ Ð H 633 nm © _ He- Ne Y Us $ \ ¦ 6 x % i . l 2 ¤ F g õ F Ò q t F g É r Z } É r r ] X

´ òÖ ¦` ¦ % 3 l 0 A # s © F g (extraordinary wave)Ü ¼

Ð { 9 r ( Ü ¼ 9, F Ò q t F g É r þ j@ /_ r] X ´ òÖ ¦` ¦ % 3 ` ¦ Ã º e

¸2 ¤ Bragg y Ü ¼ Ð { 9 % i . Ó o& ñ ! s q ª é ß \ l

© ` ¦ % i Ü ¼ 9, 7 ' qü < ô Ç ü @Â Ò l © E ₀ " f Ð Ã ºf s ÷ &t · ú § ¸2 ¤ Fig. 1 õ ° ú s Ó o& ñ ! s q` ¦ β = 10 ^◦ ë ß p u â t > % i . ¿ º l 2 ¤ F g s B | 9 \ { 9

H y É r 2θ inc = 6 ^◦ s 9 f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ Å Òl H Λ g

= 4.9 µm s . ¿ º l 2 ¤ F g _ { 9 [ jl H " f Ð ° ú ¸2 ¤

% i . 7 £ ¤, ç ß [ O Á º] (_ ¸ U ·s H m = 1 s . r] X

´

òÖ ¦ É r ô Ç c [ jl _ He-Ne Y Us $ \ ¦ 6 x # +1 ü

< -1 r] X c [ þ t _ [ jl \ ¦ F g Ø ¦ l Ð 8 £ ¤& ñ % i .

W

1 h Ë : Ó o& ñ s F gÏ ã J] X ´ òõ \ ¦ Ðs H t 7 £ x l 0 A K

$ s F g D ¥ ½ + Ë(two wave mixing) z ´+ « >` ¦ Ã º'

(5)

Fig. 3. Diffraction efficiencies recorded in porphyrin:Zn- doped NLC film versus writing time for various electric fields with the theoretical predictions.

%

i . F gÏ ã J] X ´ òõ e H â Ä º Ó o& ñ ! s q` ¦ È Òõ H ¿ º l

2 ¤ c [ þ t s \ \ -t ² ú (energy transfer)s { 9 # Q

" f ô ÇA á ¤ c _ [ jl H 7 £ x; ¤ ÷ & 9 É r c _ [ jl H y

W ) a [2, 8]. Fig. 2 H ü @Â Ò\ " f ô Ç l © E 0 = 1.3 V/µm{ 9 M : 8 £ ¤& ñ ô Ç ¿ º l 2 ¤ F g _ È Òõ [ jl s . ¿ º l

2 ¤ F g × æ ô Ç c ë ß Ó o& ñ ! s q\ { 9 È Òõ c _ [ j l

o \ O t ë ß , É r c ` ¦ 3 9' Ð # H í H ç ß Â Ò' ¿ º l

2 ¤ c s \ H \ -t ² ú s { 9 # Q " f 7 £ x; ¤ õ y

W 1 l x r \ { 9 # Qè ß . Õ ªa Ë > 2_ z ´+ « > õ ÐÂ Ò' W 1 h Ë

: Ó o& ñ ! s q É r + þ A& h F gÏ ã J] X Ó ü t| 9 e ` ¦ S X ½ + É Ã º e

. s 1 p q > Ã º(gain coefficient) H ¸ ú · ú 9 d [2], Γ = [ln(Gm) − ln(m + 1 − G)] cos θ inc /d Ü ¼ ÐÂ Ò' Γ = 100 cm ⁻¹ ` ¦ % 3 % 3 . # l " f G H s 1 p q(exponential gain) s 9 G = I b (with I a )/I b (without I a ) Ð & ñ _ ) a . Ó o& ñ ! s q_ l

Ö ¦e y ¸\ ¦ +β \ " f -β Ð Ë ¨ \ -t ² ú s ì ø Í@ /

Ð { 9 # Qz ` ¦ ' a8 £ ¤ % i .

Figure 3 É r ¿ º l 2 ¤ c _ 8 ú x [ jl I 0 = 60 mW/cm ² { 9 M

: ü @Â Ò l © \ É r z ´r ç ß f . Ë ÐÕ ªÏ þ r] X ´ òÖ ¦

`

¦ 8 £ ¤& ñ ô Ç Õ ªa Ë >s . s : r \ " f µ 1 ß+ À I1 p w s , r] X ´ òÖ ¦ É r W 1

h Ë : Ó o& ñ _ ~ ½ Ó ¾ Ó F C \ P y ¸ θ 1 (t) \ q Y V < Ê` ¦ · ú Ã º e

. Ä » ¸ ) a / B N ç ß © õ ü @Â Ò l © \ _ K Ó o& ñ _

~

½ Ó ¾ Ó [ þ t s Ð ¸ß ¼\ ¦ ~ Ã Î " f ¨ î + þ A © I \ ¸² ú ½ + É M : t F

C \ P ) a . ü @Â Ò l © _ ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ Ë ¨# Q ¸ r] X ´ òÖ ¦ _

ß ¼l H ° ú 6 £ §` ¦ S X % i . Fig. 3_ s : r / B G [ þ t É r (8), (11), (12) d [ þ t` ¦ 6 x # % 3 É r / B G [ þ t Ð" f z ´+ « > õ

ü < ¸ ú { 9 u ô Ç .

Figure 4 H ô Ç ü @Â Ò l © \ É r & ñ © © I \ " f _

r] X ´ òÖ ¦` ¦ · p Õ ªa Ë >s . & ñ © © I \ " f_ r] X

´

òÖ ¦ É r ô Ç ü @Â Ò l © s 7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ / å L > 7 £ x

E 0 = 1.2 V/µm H % \ " f þ j@ /u \ ¸² ú ô Ç Ê ê

Fig. 4. Steady state values of diffraction efficiency against applied electric field.

Fig. 5. Steady state values of diffraction efficiency against writing beam intensity.

Ö

>

¨ î ' > C \ P ÷ &# Q" f f . Ë ÐÕ ªÏ þ t 0 >t H כ Ü

¸ü < r] X ´ òÖ ¦ ' a > d (12) ÐÂ Ò' % 3 É r s : r / B G Ü ¼ Ð z

´+ « >õ s : r s ¸ ú { 9 u ô Ç .

= 120 mW/cm ² \ " f þ j@ /u \ ¸² ú ô Ç Ê ê è ¢ - a ë ß > y

\

p

w s r] X ´ òÖ ¦ _ l 2 ¤ c [ jl _ > r$ í É r & h Ü ¼ Ð ³ ðÀ Ó

.

Figure 6 É r W 1 h Ë : Ó o& ñ _ F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ % i & h

l 2 ¤ õ è õ & ñ ` ¦ Ð# Å Ò ¦ e . Fig. 6(a) H ¿ º l

2 ¤ c Ü ¼ Ð f . Ë ÐÕ ªÏ þ ` ¦ l 2 ¤ " f 0.75 V/µm_ l

(6)

Fig. 6. Writing and erasing kinetics of the photorefrac- tive holograms. (a) Electric field method by switching on and off the electric field and (b) optical method by turning on and off by one of the two writing beams.

&

H d (9)ü < ° ú s ~ ½ Ó ¾ Ó _ r & h $ í > Ã º γ vis \ q Y V

©

Ã º τ ^g = γ vis / ∆εε 0 E _C ² Ð t Ã º& h Ü ¼ Ð y è < Ê` ¦ · ú Ã º e

.

-1 r] X c _ r] X ´ òÖ ¦ s +1 r] X c _ r] X ´ òÖ ¦

Ð è ± ú > ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 s H Ó o& ñ _ l Ö ¦e y Ü ¼

Ð ô Ç r] X _ q @ /g A$ í \ l ô Ç ¦ Ò q ty ) a . Fig.

6(b) H F g < Æ& h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2 ¤ õ è õ & ñ

`

¦ Ð# Å Ò ¦ e . ¿ º l 2 ¤ c î r X < ô Ç c ` ¦ 3 9' \ ¦ s 6

x # Å Òl & h Ü ¼ Ð on-off ½ + É M :_ z ´r ç ß r] X ´ òÖ ¦ / B G s

Ä

» ô Ç ¸ ª ` ¦ Ð# ï r . ¿ º l 2 ¤ c × æ \ ¦ ã ¼ H â Ä

º · ú ¡\ l 2 ¤ ) a f . Ë ÐÕ ªÏ þ \ ç H{ 9 ô Ç [ jl _ Y Us $ c s

¸ ÷ &Ù ¼ Ð # Q¿ ºî r ç ß [ O Á º] (\ Ð ´ ú § É r F g s : r[ þ t s µ

1 ÏÒ q t # & h & h Ü ¼ Ð µ 1 ß É r Á º] (\ + þ A$ í ) a F g s : r[ þ t õ Õ

ª Ã º ° ú 4 R" f f . Ë ÐÕ ªÏ þ s è ÷ & H כ Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã º e

Fig. 7. Optical erasing kinetics by turning off one of the two writing beams for various electric fields with theo- retical curves.

Fig. 8. Characteristic time for optical erasing kinetics as a function of applied electric field.

. ô Ç c ` ¦ on-off ½ + É M : -1 r] X c _ [ jl +1 r ] X

Ð 8 × ¦ # Q H כ É r ô Ç c ` ¦ off < ÊÜ ¼ Ð -1 r] X c

~

½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð_ í ß ê ø Í ) a y n Cs 8 × ¦ # Q H כ Ü ¼ Ð Ò q ty ) a .

Figure 7 É r Fig. 6(b) ü < ° ú s F g < Æ& h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð f . Ë

ÐÕ ªÏ þ ` ¦ è ½ + É M : r] X ´ òÖ ¦ _ r ç ß \ É r ¸ ª ` ¦ Ð

#

Å Ò ¦ e . ¿ º l 2 ¤ c × æ ô Ç c ` ¦ ã ¼ H â Ä º d (9)\

Ó o& ñ ~ ½ Ó ¾ Ó _ F C \ P y É r t Ã º& h Ü ¼ Ð y è # f

. Ë ÐÕ ªÏ þ s è ÷ & 9 s : r / B G õ ¸ ¸ ú { 9 u ô Ç . Fig.

ç ß ` ¦ · p . d (7)\ " f · ú Ã º e 1 p w s , f . Ë ÐÕ ªÏ þ è

_ : £ ¤$ í r ç ß τ ^g = γ vis / ∆εε 0 E _C ² + E ₀ ² H ü @Â Ò\ " f

z ¤Ü ¼ 9 s ° ú כ É r Herlocker et al. [11] s F gÏ ã J] X e ¦ o Q(photorefractive polymer)\ " f ' a8 £ ¤ ô Ç 4 ms Ð 8 Â

ú

ª É r : £ ¤$ í r ç ß s .

(7)

e

¦ x 2 ;: s 2 % ' ) a E7 W 1 h Ë : Ó o& ñ \ " f f . Ë ÐÕ ª Ï þ

_ ç ß Λ g = 4.9 µm ü < ¿ º l 2 ¤ c _ [ jl I ⁰ = 120 mW/cm ² \ @ / # z ´+ « > õ ü < s : r õ _ r Ð 3 x ? /l

ÐÂ Ò' 6 £ § _ Ó ü t o > Ã º[ þ t` ¦ % 3 % 3 . Freedericksz s

_ ¨ î ç H x 9 ¸ H n 0 = 2.378 × 10 ¹⁴ cm ⁻³ s 9, s ° ú כ

É r Rudenko and Sukhov [6] s R6G-5CB ' ) a Ó o& ñ

\

" f ½ ¨ô Ç n ₀ = 2 × 10 ¹⁴ cm ⁻³ ü < ß ¼l _ Ã º q 5 p w ô Ç

° ú

כs . ¢ ¸ô Ç, : r f . Ë ÐÕ ªÏ þ z ´+ « >` ¦ : x # r & h $ í > Ã

º(rotational viscosity coefficient) γ vis = 1.36 Pa·s\ ¦ % 3

%

3 Ü ¼ 9 s ° ú כ É r Kim and Kwak [12] s Ã º& ñ ) a Z-scan ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð Ò o è ' ÷ &t · ú § É r í H Ã ºô Ç E7 W 1 h Ë : Ó o& ñ \

"

f ½ ¨ô Ç ° ú כ γ vis = 0.23 Pa·s Ð Z } É r ° ú כÜ ¼ Ð Ò o è r

& h $ í > Ã º\ ¦ ß ¼> 7 £ x r כ Ü ¼ Ð Ò q ty ) a .

IV. + s Ç Â ] Ø

e

¦ x 2 ;: Ò o è ' ) a Ó o& ñ ! s q` ¦ ] j # f . Ë Ð Õ

"

f s F g D ¥ ½ + Ëõ z ´r ç ß r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ # F gÏ ã J] X

´

òõ ü < C \ P $ í F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ : £ ¤$ í ` ¦ 8 £ ¤& ñ % i . W 1

h Ë : Ó o& ñ \ ' a ô Ç Ó ü t| 9 ~ ½ Ó& ñ d õ Ó o& ñ ~ ½ Ó ¾ Ó _ Ð ¸ß ¼ ç

H+ þ A ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ Û ¦ # Q" f C \ P $ í F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z ´r ç

Y Us $ c _ [ jl 1 p x \ É r z ´+ « > õ ü < q § ì r$ 3

#

a % ~ É r õ \ ¦ % 3 % 3 . þ j@ /_ r] X ´ òÖ ¦ É r @ /| Ä Ì E 0 = 1.2 V/µm& ñ ¸_ l © \ " f ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 8 Z } É r l

$ c ` ¦ ã ¼ ¦ & ¦ < ÊÜ ¼ Ð" f % i & h Ü ¼ Ð F Ò q tõ è

0 p x < Ê` ¦ · ú ¤ . : r 7 Hë H _ õ \ ¦ l í Ð 3 " é ¶ { 9

^

P

c p 8 ý ò k >

÷ &% 3 Ü ¼ 9 s \ y × ¼w n m .

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] http://blog.chosun.com/skkimrt3/4527818.

[2] P. Gunter and J. P. Huignard, Photorefractive Materials and Their Applications (Springer-Verlag, Berlin, 1989), Vol. ` and II; P. Yeh, Introduction to Photorefractive Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1993).

[3] D. Day, M. Gu and A. Smallridge, Opt. Lett. 24, 948 (1999).

[4] L. Wang, Q. Wang and L. Yu, Appl. Phys. Lett. 73, 2546 (1998).

[5] P. G. de Gennis, The Physics of Liquid Crystals (Clarendon Press, Oxford, 1974).

[6] E. V. Rudenko and A. V. Sukhov, JETP 78, 875 (1994).

[7] G. P. Wiederrecht, B. A. Yoon and M. R.

Wasielewski, Science 270, 1794 (1995).

[8] I. C. Khoo, B. D. Guenther, M. V. Wood, P. Chen and M-Y. Shin, Opt. Lett. 16, 1229 (1997).

[9] I. C. Khoo, IEEE J. Quantum Electron. 32, 525 (1996).

[10] G. Zhang, G. Montemezzani and P. G¨ unter, J. Appl.

Phys. 88, 1709 (2000).

[11] J. A. Herlocker, K. B. Ferrio, E. Hendrickx, B. D.

Guenther, S. Mery, B. Kippelen and N. Peygham- barian, Appl. Phys. Lett. 74, 2253 (1999).

[12] G. Y. Kim and C. H. Kwak, in New Developments

in Liquid Crystals, edited by G. V. Tkachenko (In-

Tech, India, 2009), p. 111.

 »Z Ì * ° ·  »U * å · T U 4 w H · è ¡A jP · T  ç ¡ Ð ·  »M g ` @ · + 2 ø ¶ B0 å 

3 Ì ¦ R ø m É= kW _ ËV ê s ù p §  ü X ¢ t  } º Y 8 È 5 2 Ê k Ä u  X N Ë8 ý ° Ë Ñò i >± n Ç ÿ z º§ q    ì Å 

 »Z Ì * ° ·  »U * å  · T U 4 w H · è ¡A jP  · T  ç ¡ Ð ·  »M g ` @ ·  + 2 ø ¶ B0 å 

% ò

z  @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ ,  â í ß  712-749

(2010¸  2 Z 4 24{ 9  ~ Ã Î6 £ §, þ j7 á x Ã º& ñ  : r 2010¸  4 Z 4 2{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

e

 ¦ x  2 ;:   (Porphyrin:Zn)s  '    ) a W 1 h Ë : Ó  o& ñ ! s q`  ¦ ] j   #  ü @Â Ò   l  © `  ¦      " f s  F g

  D ¥ ½ + Ë z ´+ « >Ü ¼ Ð C \ P $ í F gÏ ã J] X  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  r] X ´ òÖ  ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . Ó  o& ñ ! s q\  l 2  ¤ ) a C \ P $ í F gÏ ã J ] X

 f . Ë  ÐÕ ªÏ þ  É r ü @Â Ò   l  ©  ¢ ¸  H æ ¼l  c  `  ¦ ã ¼ ¦ &  ¦  < ÊÜ ¼ Ð" f % i & h Ü ¼ Ð F Ò q tõ   è  0 p x  < Ê`  ¦

· ú

  ¤ . W 1 h Ë : Ó  o& ñ \   ' a ô  Ç Ó ü t| 9  ~ ½ Ó& ñ d  õ  Ó  o& ñ ~ ½ Ó ¾ Ó _   Ð ¸ß ¼ ç  H+ þ A ~ ½ Ó& ñ d  Ü ¼ ÐÂ Ò'  C \ P $ í F gÏ ã J ] X

 f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  z ´r ç ß  r] X ´ òÖ  ¦`  ¦ Ä » ¸  ¦  ª ô  Ç ü @Â Ò      l  © õ  Y Us $  c  _  [ jl  1 p x \    É r z

´+ « >  õ ü < q  § ì  r$ 3 #  a % ~ É r   õ \  ¦ % 3 % 3  .

Ù þ

d  # Q: Ò  o è '   W 1 h Ë : Ó  o& ñ , F gÏ ã J] X  ´ òõ , f . Ë  ÐÕ ªÏ þ , r] X ´ òÖ  ¦, 3 " é ¶ { 9 ^ % ò  © 

Photorefractive Holograms in Dye-doped Nematic Liquid Crystals for Three-dimensional Displays

Gun Yeup Kim · Ji Young Kim · Ji Woun Lee · Hye Ri Yang · Sang Jo Lee · Ki Hyun Kim ∗ · Chong Hoon Kwak †

Department of Physics, Yeungnam University, Kyongsan 712-749 (Received 24 February 2010, in final form 2 April 2010)

PACS numbers: 42.40.Ht, 42.40.Lx, 42.65.Hw, 42.70.Df, 42.70.Ln

Keywords: Dye-doped nematic liquid crystals, Photorefractive effect, Holograms, Diffraction efficiency, Three-dimensional display

I. " e Â ] Ø

Fritz-Haber Institut der Max-Planck Gesellschaft, Faradayweg 4- 6, 14195 Berlin, Germany

Corresponding author email: [email protected]

þ

j   H   [ j> & h Ü ¼ Ð ‘   ’_  [  tÛ  æ \  j Ë µ{ 9 # Q 3 " é ¶ { 9

^ % ò  ©  n Û ¼e  ¦ Y Us \  @ /ô  Ç  ' a d  õ  כ ¹½ ¨ / å L7 £ x  ¦ e 

 . p ² D G Û ¼Z s  Û ¼\ " f > hþ j  ) a [ j>  þ j@ /   ® é



 CES 2010\ " f ¸ 3-D TVü < 3-D Game 1 p x 3 " é ¶ { 9 

^

% ò  ©   ' aº  ] j¾ ¡ §[ þ t s  é ß   [ j  _  Å Ò3 l q`  ¦  H  כ  É r · ú ¡

-352-

Ü

¼ Ð_  l Õ ü t â ì2 £ § s  # QÖ ¼ ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð    ÷ &  H t \  ¦

´ ú

K ï  r . 2010¸  ô  Ç² D G õ  < Æl Õ ü t l  S \ ¨ î " é ¶(KISTEP) s  10¸  Ê ê [ j © `  ¦  Ü ã J 10 @ / p A  Ä »} © l Õ ü t î  r X <   Ð

‘    ’ü < ° ú s  3 " é ¶ { 9 ^ % ò  © `  ¦  Ðl  0 AK  : £ ¤ Ã º î ß  â

`

 ¦  Ã Ì6 x   H ~ ½ Ód  s     Á ºî ß  â d  3Dn Û ¼e  ¦ Y Us   f . Ë



ÐÕ ªÏ þ  ~ ½ Ód  _  l Õ ü t`  ¦   & ñ % i   [1].

t

F K  t  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ  % ò  © `  ¦ ½ ¨ & ³ l  0 AK   6 x ) a Ã

º ´ ú § É r F g  < ÆB | 9 (optical materials) î  r X < F gÏ ã J] X  ´ ò õ

(photorefractive effects)\  ¦ t   H B | 9 s  z ´r ç ß Ü ¼ Ð { 9

^ % ò  © `  ¦ ½ ¨ & ³  ¦  è ½ + É Ã º e     H  © & h Ü ¼ Ð ´ ú §s 



 ½ ¨÷ &# Q M ® o  [2]. F gÏ ã J] X   & ³ ©  É r 1966¸  Á ºl Ó ü t   

&

ñ   LiNbO 3   & ñ \ " f % 6 £ § µ 1 Ï|  ) a s  Ê ê, Bi 12 SiO 20 , BaTiO 3 , GaAs 1 p x Ã º ´ ú § É r Á ºl Ó ü t F gÏ ã J] X    & ñ s    ½ ¨

÷

&# Q M ® o Ü ¼ 9, Å Ò Ð F g& ñ  Ð% o (optical information pro- cessing), f . Ë  ÐÕ ªA i  X <s '  $  ©   © u (holographic data storage system), F g Û ¼0 Ag A(optical switching), F g  

 

(optical interconnects) 1 p x _  6 £ x6 x   ½ ¨ s À Ò# Q &    [2]. Õ ª Q , Á ºl Ó ü t F gÏ ã J] X    & ñ  É r   & ñ $ í  ©  l Õ ü t s  4  ¤

¸ ú

 #    s  q Á ú  ÷  r  m   ~ Ã Ì}   + þ AI       & ñ + þ

AI s  9, f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  l 2  ¤ õ   è  r ç ß s  U ´# Q" f z ´6 x

&

h   6 £ x6 x \  # Q 9¹ ¡ § s  e   . s \  ¦ F G4  ¤ l  0 AK , ~ Ã Ì}   + þ

AI _  @ /  & h , $ § 4 ô  Ç   , Ä »  $ í 1 p x _   © & h `  ¦ t 



 H F gÏ ã J] X  e  ¦ o  Q(photorefractive polymer)   ½ ¨÷ &l 



¸ % i Ü ¼  Ã º kV_  Z  } É r   · ú `  ¦  9 כ ¹ Ð   H é ß & h s  e 

% 3   [3,4]. Ó  o& ñ (Liquid Crystals; LCs) É r  H 4  ¤Ï ã J] X õ 



 l  F g  < Æ ´ òõ , ± ú  É r   l  © Ü ¼ Ð ½ ¨1 l x s  0 p x ô  Ç : £ ¤$ í 1 p x Ü

¼ Ð   #  [5], Ó  o& ñ `  ¦ s 6 x ô  Ç F gÏ ã J] X  B | 9 \   ' a ô  Ç  

½

¨ r   ÷ &% 3  ¦, Ó  o& ñ \  | ¾ Ó_    \  ¦ µ 1 ÏÒ q tr ~ ´ Ã º e  



 H Ó ü t| 9 `  ¦ '   #  F gÏ ã J] X  ´ òõ \  ¦ ß ¼>    H   ½ ¨   '

 ÷ & ¦ e    [6–11].



: r  7 Hë  H \ " f  H e  ¦ x  2 ;:   Ò  o è\  ¦ '  ô  Ç W 1 h Ë : Ó  o

&

ñ (Porphyrin:Zn doped Nematic LCs) Ò  re  ¦`  ¦ ] j   

#

 F gÏ ã J] X  ´ òõ ü < F gÏ ã J] X  f . Ë  ÐÕ ªÏ þ _  r] X ´ òÖ  ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ

»Z Ì * ° · »U * å · T U 4 w H · è ¡A jP · T ç ¡ Ð · »M g ` @ · + 2 ø ¶ B0 å

3 Ì ¦ R ø m É= kW _ ËV ê s ù p § ü X ¢ t } º Y 8 È 5 2 Ê k Ä u X N Ë8 ý ° Ë Ñò i >± n Ç ÿ z º§ q ì Å

»Z Ì * ° · »U * å · T U 4 w H · è ¡A jP · T ç ¡ Ð · »M g ` @ · + 2 ø ¶ B0 å

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-749

(2010¸ 2 Z 4 24{ 9 ~ Ã Î6 £ §, þ j7 á x Ã º& ñ : r 2010¸ 4 Z 4 2{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

¦ x 2 ;: (Porphyrin:Zn)s ' ) a W 1 h Ë : Ó o& ñ ! s q` ¦ ] j # ü @Â Ò l © ` ¦ " f s F g

D ¥ ½ + Ë z ´+ « >Ü ¼ Ð C \ P $ í F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ % i . Ó o& ñ ! s q\ l 2 ¤ ) a C \ P $ í F gÏ ã J ] X

f . Ë ÐÕ ªÏ þ É r ü @Â Ò l © ¢ ¸ H æ ¼l c ` ¦ ã ¼ ¦ & ¦ < ÊÜ ¼ Ð" f % i & h Ü ¼ Ð F Ò q tõ è 0 p x < Ê` ¦

¤ . W 1 h Ë : Ó o& ñ \ ' a ô Ç Ó ü t| 9 ~ ½ Ó& ñ d õ Ó o& ñ ~ ½ Ó ¾ Ó _ Ð ¸ß ¼ ç H+ þ A ~ ½ Ó& ñ d Ü ¼ ÐÂ Ò' C \ P $ í F gÏ ã J ] X

f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z ´r ç ß r] X ´ òÖ ¦` ¦ Ä » ¸ ¦ ª ô Ç ü @Â Ò l © õ Y Us $ c _ [ jl 1 p x \ É r z

´+ « > õ ü < q § ì r$ 3 # a % ~ É r õ \ ¦ % 3 % 3 .

d # Q: Ò o è ' W 1 h Ë : Ó o& ñ , F gÏ ã J] X ´ òõ , f . Ë ÐÕ ªÏ þ , r] X ´ òÖ ¦, 3 " é ¶ { 9 ^ % ò ©

Gun Yeup Kim · Ji Young Kim · Ji Woun Lee · Hye Ri Yang · Sang Jo Lee · Ki Hyun Kim ^∗ · Chong Hoon Kwak ^†

j H [ j> & h Ü ¼ Ð ‘ ’_ [ tÛ æ \ j Ë µ{ 9 # Q 3 " é ¶ { 9

^ % ò © n Û ¼e ¦ Y Us \ @ /ô Ç ' a d õ כ ¹½ ¨ / å L7 £ x ¦ e

. p ² D G Û ¼Z s Û ¼\ " f > hþ j ) a [ j> þ j@ / ® é

CES 2010\ " f ¸ 3-D TVü < 3-D Game 1 p x 3 " é ¶ { 9

% ò © ' aº ] j¾ ¡ §[ þ t s é ß [ j _ Å Ò3 l q` ¦ H כ É r · ú ¡

¼ Ð_ l Õ ü t â ì2 £ § s # QÖ ¼ ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ÷ & H t \ ¦

K ï r . 2010¸ ô Ç² D G õ < Æl Õ ü t l S \ ¨ î " é ¶(KISTEP) s 10¸ Ê ê [ j © ` ¦ Ü ã J 10 @ / p A Ä »} © l Õ ü t î r X < Ð

‘ ’ü < ° ú s 3 " é ¶ { 9 ^ % ò © ` ¦ Ðl 0 AK : £ ¤ Ã º î ß â

¦ Ã Ì6 x H ~ ½ Ód s Á ºî ß â d 3Dn Û ¼e ¦ Y Us f . Ë

ÐÕ ªÏ þ ~ ½ Ód _ l Õ ü t` ¦ & ñ % i [1].

F K t f . Ë ÐÕ ªÏ þ % ò © ` ¦ ½ ¨ & ³ l 0 AK 6 x ) a Ã

º ´ ú § É r F g < ÆB | 9 (optical materials) î r X < F gÏ ã J] X ´ ò õ

(photorefractive effects)\ ¦ t H B | 9 s z ´r ç ß Ü ¼ Ð { 9

^ % ò © ` ¦ ½ ¨ & ³ ¦ è ½ + É Ã º e H © & h Ü ¼ Ð ´ ú §s

½ ¨÷ &# Q M ® o [2]. F gÏ ã J] X & ³ © É r 1966¸ Á ºl Ó ü t

ñ LiNbO ₃ & ñ \ " f % 6 £ § µ 1 Ï| ) a s Ê ê, Bi 12 SiO ₂₀ , BaTiO 3 , GaAs 1 p x Ã º ´ ú § É r Á ºl Ó ü t F gÏ ã J] X & ñ s ½ ¨

&# Q M ® o Ü ¼ 9, Å Ò Ð F g& ñ Ð% o (optical information pro- cessing), f . Ë ÐÕ ªA i X <s ' $ © © u (holographic data storage system), F g Û ¼0 Ag A(optical switching), F g

(optical interconnects) 1 p x _ 6 £ x6 x ½ ¨ s À Ò# Q & [2]. Õ ª Q , Á ºl Ó ü t F gÏ ã J] X & ñ É r & ñ $ í © l Õ ü t s 4 ¤

# s q Á ú ÷ r m ~ Ã Ì} + þ AI & ñ + þ

AI s 9, f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ l 2 ¤ õ è r ç ß s U ´# Q" f z ´6 x

h 6 £ x6 x \ # Q 9¹ ¡ § s e . s \ ¦ F G4 ¤ l 0 AK , ~ Ã Ì} + þ

AI _ @ / & h , $ § 4 ô Ç , Ä » $ í 1 p x _ © & h ` ¦ t

H F gÏ ã J] X e ¦ o Q(photorefractive polymer) ½ ¨÷ &l

¸ % i Ü ¼ Ã º kV_ Z } É r · ú ` ¦ 9 כ ¹ Ð H é ß & h s e

% 3 [3,4]. Ó o& ñ (Liquid Crystals; LCs) É r H 4 ¤Ï ã J] X õ

l F g < Æ ´ òõ , ± ú É r l © Ü ¼ Ð ½ ¨1 l x s 0 p x ô Ç : £ ¤$ í 1 p x Ü

¼ Ð # [5], Ó o& ñ ` ¦ s 6 x ô Ç F gÏ ã J] X B | 9 \ ' a ô Ç

¨ r ÷ &% 3 ¦, Ó o& ñ \ | ¾ Ó_ \ ¦ µ 1 ÏÒ q tr ~ ´ Ã º e

H Ó ü t| 9 ` ¦ ' # F gÏ ã J] X ´ òõ \ ¦ ß ¼> H ½ ¨ '

÷ & ¦ e [6–11].

: r 7 Hë H \ " f H e ¦ x 2 ;: Ò o è\ ¦ ' ô Ç W 1 h Ë : Ó o

ñ (Porphyrin:Zn doped Nematic LCs) Ò re ¦` ¦ ] j

F gÏ ã J] X ´ òõ ü < F gÏ ã J] X f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ r] X ´ òÖ ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ

% i . W 1 h Ë : Ó o& ñ \ @ /ô Ç Ó ü t| 9 ~ ½ Ó& ñ d õ Ó o& ñ ~ ½ Ó ¾ Ó

\ @ /ô Ç Ð ¸ß ¼ ç H+ þ A ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ Û ¦ # Q" f C \ P $ í F gÏ ã J ] X

(orientational photorefractivity; OPR) f . Ë ÐÕ ªÏ þ _ z ´ r

ç ß r] X ´ òÖ ¦ _ oü < ü @Â Ò l © õ Y Us $ F g _

[ jl 1 p x \ É r r] X : £ ¤$ í ` ¦ s : r& h Ü ¼ Ð Ä » ¸ # z ´ +

> õ ü < q § ì r$ 3 % i .

II. 5 2 Ê k Ä u X N Ë; c" e 9 0° ÇV R Ë ° Ë Ñò i >± n Ç ÿ

z º§ q 8 ý ] k ùV R Ë

1. « m ¹ Å X ê s8 ý ¥y ¢

ç ß [ O & h (coherent) ¿ º Y Us $ c s W 1 h Ë : Ó o& ñ ! s q

{ 9 µ 1 ß ¦ # Q¿ ºî r + þ AI _ Å Òl & h ç ß [ O Á º] ( ([ j l

; intensity grating) + þ A$ í ÷ &# Q y n C_ [ jl µ 1 ß É r Â

Òì r \ " f H # Q¿ ºî r / B M \ q K © @ /& h Ü ¼ Ð ´ ú § É r ª s : r õ

6 £ § s : r[ þ t s µ 1 ÏÒ q t > ) a . s M : µ 1 ÏÒ q tô Ç ª s : r õ 6 £ § s

: r[ þ t s / B N ç ß & h x 9 ¸ Ô ¦ç H{ 9 (density gradient)\ _ ô

Ç S X í ß (diffusion)õ ü @Â Ò\ " f ô Ç l © \ _ ô Ç ³ ð À

Ó(drift) î r1 l x` ¦ # / B N ç ß © (space-charge fields)s + þ

A$ í ) a [5–9]. s X O > µ 1 ÏÒ q tô Ç / B N ç ß © õ ü @Â Ò

l © \ _ K Ó o& ñ _ ~ ½ Ó ¾ Ó » ¡ ¤ É r F C \ P ) a . W 1 h Ë : Ó

o& ñ _ F gÏ ã J] X ´ òõ \ @ /ô Ç Ó ü t| 9 ~ ½ Ó& ñ d É r 6 £ § õ ° ú s j

t Ã º e [6].

∂n ^±

∂t + γ _R n ⁺ n ⁻ ± 1

e ∇ · J ^± = αI , (1a)

J ^± = eµ ^± n ^± E ∓ k B T µ ^± ∇n ^± , (1b)

εε ₀ n ⁺ − n ⁻

© Ã º, k B H Boltzmann © Ã º, T H ] X @ / : r ¸, I H Y U s

$ c _ [ jl , E H ^ l © 7 ' Ð" f ü @Â Ò l

© E ⁰ ü < Ä » ¸ / B N ç ß © (induced space charge field) E ₁ _ ½ + ËÜ ¼ Ð Å Ò# Q . d (1a) H ª õ 6 £ § _ s : r x 9 ¸\

/ô Ç Ö ¦ ~ ½ Ó& ñ d , d (1b) H l © \ _ ô Ç { 9 [ þ t _

ðÀ Ó\ _ ô Ç À Ó x 9 ¸ 7 ' ü < { 9 [ þ t _ / B N ç ß & h Ô ¦ç H { 9

, 7 £ ¤, ½ ¨C (gradient)\ _ ô Ç S X í ß À Ó x 9 ¸ 7 ' ~ ½ Ó& ñ d

` ¦ ? / 9, d (1c) H Poisson ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ · p .

1 h Ë : Ó o& ñ \ ç ß [ O & h ¿ º Y Us $ c s { 9 Å