液晶盒中超薄表面层(包括锚泊层和/或其紧邻液晶层) 的状态及其随外界环境(如外加 电压等)影响的变化对于液晶盒中物理过程的基础研究和液晶显示器(LCD)的应用及工艺 研究都有着十分重要的现实意义。光学方法是一种精确的和无破坏性接触的探测手段，而且较易扩展到大面积同步监测和快速动态响应。同时光学测量的结果也是与目前液晶的主要应用方向(液晶显示和空间光调制器) 的直接要求所一致的。这里主要介绍两种由 我们最近发展的用于超薄介质层状态研究的光学技术及其在液晶盒中的应用。

第一种是偏振转换导波(Polarization Conversion Guided Wave – PCGM) 技术[1]。在此技术中，来自光学各向异性超薄介质层的极其微小的偏振转换信号(低至10^-5 数量级)可在金属镜面衬底的空气波导腔中得以增强，并被特别设计的压缩其它来源本底噪声的探测系统和相关软件所探测和淬取。摩擦PI(Polyimide)薄膜的来自长链分子有序重排的光学各向异性与摩擦处理过程的关系被用这个PCGM技术加以研究[2]。研究结果显示，不仅摩擦PI薄膜的有效各向异性，而且有效光轴的取向都随摩擦次数而呈现明显的变化。为了明确这摩擦PI薄膜的光学各向异性与锚泊液晶分子功能之间的关系，原子力显微镜(Atomic Force Microscopy–AFM) 技术，正交偏光显微镜(Crossed Polarization Microscopy-CPM)和全漏光波导(Fully leaky Guided mode–FLGM)技术也同时被用于这摩擦PI薄膜和由它所组成的正交液晶盒(Twisted Nematic-TN cell). 最终结果显示，对锚泊液晶分子起主要作用的是因机械摩擦而产生的与摩擦方向相同的单向微沟槽，而不是随摩擦次数而呈现明显变化的光学各向异性。所以，摩擦PI薄膜的光学各向异性的监测并不能作为这薄膜锚泊液晶分子功能好坏的标志手段。

  第二种技术是光学表面等离子共振波和光导波的耦合谱(Coupled Spectrum between Surface Plasmon and Guided Wave-SPGW)。这个技术的关键是在液晶盒中同步激励一 个光学表面等离子共振波和一系列的光导波并使之耦合。这个耦合谱对于在液晶盒表面处极薄的液晶分子锚泊层内的指向矢分布状态非常敏感，甚至比激励单独的表面等离子共振波，这一号称表面敏感探头的技术还要敏感得多。这个技术已被用于一个混合锚泊(Hybrid Aligned Nematic-HAN) 的充有向列相材料(E7–Merck-BDH)的液晶盒，其极薄的 表面液晶锚泊层的指向矢分布状态被精确的加以探测[3]。数值模拟指出，单一激励的光学表面等离子共振波尚达不到这个精度。