论文的主题是具有扭曲结构的液晶以及它们在光学范畴的应用,首先我们先介绍扭曲结构液晶,包括了蓝相液晶和球状相液晶。蓝相液晶,一般来讲是由扭曲的双螺旋结构以及其间的缺陷结构构成的,我们在偏光显微镜下可以观察到它们的存在,存在于各向同性相和胆甾相之间,存在的温度范围很窄,一般就只有几度。蓝相液晶相对于咱们传统的液晶材料来说,在显示以及光子领域有着一系列好处,比如:亚毫秒级别的响应速度、其分子具有自组装的结构、器件无需配向层、无外电场时具有完美的暗态、无需补偿膜。蓝相液晶在自然状态下稳定存在的温宽通常只有几度而已,这是蓝相液晶失去普及应用的主要缘由。蓝相液晶的温宽可以被大幅度的拓宽,主要是归因于日本九州大学的Kikuchi研究组,该研究中首次提出了掺杂聚合物的方法,正是这种方法将蓝相液晶的温宽拓宽了,这一下子使得蓝相液晶的又成为了科研人员讨论的热点和焦点,在光子学范围内能够有着了广阔的使用前景。和蓝相液晶类似,球状相液晶也是由三维扭曲结构以及其间的缺陷构成的,存在于各向同性相和蓝相或各向同性相和胆甾相之间,这个温度范围很窄小。受益于聚合物网络改善蓝相液晶热稳定性,通过聚合物网络能够将球状相的温宽大大的拓宽到85 ~oC以上。球状相液晶还具有其他非常吸引人的地方,例如:响应速度很快、无需配向和视野角宽。随着科研人员对它的这些特质进行了深入研究,我们发现球状相变得越来越有价值,尤其在相位调制领域以及光子领域,我们发现它有着无法取代的作用。虽然通过上面提到的这个方法,我们能够大大的去拓宽蓝相和球状相的温宽,但这也给科研人员带来了其他一系列的困难,再一次困住了他们,比方:驱动电压太高、残留双折射和磁滞效应严重。近年来,模板化方法的提出成功的将蓝相液晶的温宽拓宽到250 ~oC以上,极大的提升了它的热稳定性。鉴于球状相液晶和蓝相液晶有着似的扭曲螺旋结构,我们通过模板化的方法将球状相液晶的温宽拓展到175~oC以上,极大的提升了它的热稳定性。此外,为了优化模板化球状相液晶的材料体系,本文通过实验具体研究进行模板重构所需的聚合物含量的下限,这些技术对于球状相液晶的应用性研究都有着积极的作用。本文还研究了模板化球状相在光子领域的应用,利用模板化后的球状相来产生随机激光。虽然未借助模板化的技术也能够产生随机激光,但是能产生随机激光的温宽窄,而且没法在常温下产生。利用模板化技术,我们实现了具有175~oC左右宽温的随机激光。此外,我们还利用含有不同聚合物含量的模板和外电场的方式来产生波长可移动的随机激光。实验表明,结合上面的两种方法可以产生波长可移动的随机激光,而且波长的移动范围可以到达40nm,而且波长是连续可调的。这对光子学领域有着一定的指导作用。我们在本文中还对随机激光的产生原理、阈值能量以及散射强度进行研究。