LAM: Создано устройство, способное произвести революцию в использовании света

Жидкокристаллические, или ЖК, фазовые модуляторы широко используются в оптических системах благодаря таким их преимуществам, как низкое энергопотребление, малый вес, гибкая настройка полосы пропускания и немеханические перемещения.

Однако большинство жидкокристаллических фазовых модуляторов чувствительны к поляризации, то есть они по-разному влияют на фазу света в зависимости от его поляризации. Это может ограничивать их производительность и функциональность в некоторых приложениях.

Существует два основных подхода к реализации поляризационно-независимых ЖК-фазовых модуляторов. Первый подход заключается в использовании поляризационно-независимых ЖК-материалов, таких как полимерно-стабилизированные синефазные жидкие кристаллы (PS-BPLCs). Однако PS-BPLC требуют высоких управляющих напряжений, что может сделать их непрактичными для некоторых приложений.

Второй подход заключается в изменении выравнивания ЖК-направляющих. Один из способов сделать это — использовать двухслойную ЖК-ячейку, состоящую из двух ЖК-ячеек, уложенных друг на друга так, что их ЖК-направляющие ориентированы ортогонально. Это позволяет разложить свет на два ортогональных компонента, каждый из которых испытывает одинаковую фазовую модуляцию. Однако двухслойные ЖК-ячейки сложны и трудны в изготовлении.

Другой способ добиться поляризационно-независимой фазовой модуляции LC — использовать ортогональное фотовыравнивание. Для этого используется специальный фотовыравнивающий слой, который создает ортогональные выравнивающие домены в ЖК. Однако добиться точного выравнивания с помощью этого метода довольно сложно.

В новой работе, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, группа ученых под руководством профессора Цзянган Лу разработала новый подход к поляризационно-независимой фазовой модуляции ЖК-матрицы.

Поляризационно-независимая фазовая модуляция ЖК основана на процессе азимутального угла, контролируемого светом (LCAA). Процесс LCAA использует оптический вращательный эффект холестерических жидких кристаллов (ХЖК) для создания однослойных многомикродоменных ортогонально закрученных (MMOT) структур.

Структуры MMOT состоят из множества микродоменов с ортогонально выровненными жидкокристаллическими направляющими. В процессе LCAA для управления выравниванием ЖК-направляющих в каждом микродомене используется пучок света с узором. Это позволяет исследователям создавать структуры MMOT с точным выравниванием.

Фазовые ЖК-модуляторы с однослойной структурой MMOT могут быть как поляризационно-независимыми, так и обладать большой фазовой глубиной. Это делает их идеальными для широкого спектра приложений, включая оптическую связь, носимые устройства и дисплеи.

Процесс азимутального угла, управляемого светом (LCAA), может быть использован для изготовления многомикродоменного ортогонально скрученного (MMOT) устройства с низкой поляризационной зависимостью, высокой фазовой задержкой и простой структурой. Угол выравнивания между верхней и нижней подложками в процессе LCAA и размер сетки маски в структуре MMOT могут быть настроены в соответствии с требованиями различных приложений.

Это устройство способно произвести революцию в использовании света в самых разных областях. Например, оно может быть использовано для создания новых типов оптических систем связи, более эффективных и надежных. Его также можно использовать для разработки новых типов носимых устройств, способных отображать информацию в более четкой и лаконичной форме.

05.01.2024