向列相液晶具有优异的物理和光学性质,使其在非线性光学研究和应用中成为非常重要的材料。通过对向列相液晶进行偶氮染料分子的掺杂,可以使光学非线性得到极大的改善,这使得偶氮掺杂向列相液晶受到了广泛的关注。偶氮掺杂液晶成本低廉、容易制备、消耗功率低等优点使其在全息记录、实时显示、干涉、像放大、光限幅、相位共轭和光信息处理技术上具有潜在的应用价值。在本论文中,我们研究了温度对光学非线性和记录的全息光栅衍射效率的影响,以及偶氮掺杂向列相液晶的在非谐振波长下的光学非线性和光致光栅中的性质。第一章,简要介绍了非线性光学的研究对象及其应用;其次介绍了具有非线性光学性质的材料,其中重点介绍了液晶的光学非线性及其在全息显示中的应用;随后介绍了偶氮染料的性质,并对偶氮掺杂于液晶在光学非线性上的影响进行了简要概述,之后介绍了偶氮掺杂液晶对全息显示中的发展前景。最后引出本文的创新点并概述了本文的主要提纲。第二章,介绍了本论文中主要研究的偶氮掺杂向列相液晶-分散红1掺杂向列相液晶5CB的性质;并对本论文中研究光学非线性采用的空间自相位调制方法原理进行了介绍、以及光致双折射和全息的基本原理的进行了叙述。第三章,研究了分散红1(DR1)掺杂向列相液晶的光致光栅在平行取向的液晶盒内的衍射效率随温度的变化情况。研究发现,随着样品温度的增加,第一级衍射效率会在接近样品清亮点附近有接近30倍的增强。对于这个现象,进行了分析和讨论,认为升温过程是伴随着样品密度和有序度的强烈波动,导致样品大的折射率改变,进而引起光致光栅衍射效率的增强。此外,对于记录光光强对样品温度的影响进行了研究和理论分析。实验表明,记录光光强的增加会导致样品有序度的降低,进而导致在升温过程中,出现的第一级衍射效率峰向低于样品清亮点方向移动。另外,研究了样品的双折射透射信号随温度变化的情况,以及不同温度下泵浦光对双折射信号的影响。实验结果显示,双折射信号随温度呈振荡曲线变化,主要原因来自向列相液晶本身在水平取向的液晶盒内随温度摆动导致的。当对样品进行泵浦光照射时,由于偶氮分子的光致异构作用会扰动向列相液晶分子的取向,泵浦光既可以导致双折射信号的上升又可以导致信号的下降,主要依赖于样品本身在不同温度的双折射值。样品的光致双折射信号可以通过温度进行调控,可以应用于热光控制器的应用中。第四章,利用空间自相位调制方法,比较了DR1掺杂向列相液晶在谐振光CW Nd:YAG激光(532 nm)和非谐振光He-Ne激光(632.8 nm)照射下的光学非线性。通过实验发现,当样品在He-Ne激光照射下出现衍射环的阈值比CW Nd:YAG激光照射低,而且发现样品在He-Ne激光的照射下出现的光学非线性现象对入射光的偏振方向非常敏感。通过理论分析,发现DR1掺杂向列相液晶在非谐振光照射下产生光学非线性的原因主要归因于偶氮分子的光致异构效应。另外,研究了以非谐振光He-Ne激光为记录光源,DR1掺杂向列相液晶在光致光栅中的衍射性质。实验结果表明,该光致光栅在记录角度为3°的时候,表现出最优的衍射效率;光栅的衍射效率和响应时间强烈依赖于DR1偶氮分子的掺杂浓度;通过分析该光栅在记录光偏振和样品温度的实验结果,验证了形成光栅的机制主要是偶氮分子的光致异构效应导致的。