Forskere udvikler en ny tilgang til polarisationsuafhængig LC-fasemodulering

Liquid-crystal (LC) fasemodulatorer er meget udbredt i optiske systemer på grund af deres fordele ved lavt strømforbrug, letvægts, fleksibel båndbreddejustering og ikke-mekaniske bevægelser. De fleste LC-fasemodulatorer er dog polarisationsfølsomme, hvilket betyder, at de påvirker lysfasen forskelligt afhængigt af dens polarisering. Dette kan begrænse deres ydeevne og funktionalitet i nogle applikationer.

Der er to hovedtilgange til at realisere polarisationsuafhængige LC-fasemodulatorer. Den første tilgang bruger polarisationsuafhængige LC-materialer, såsom polymer-stabiliserede blå-fase flydende krystaller (PS-BPLC'er). PS-BPLC'er kræver dog høje drivspændinger, hvilket gør dem upraktiske til nogle applikationer.

Den anden tilgang er at ændre tilpasningen af ​​LC-direktørerne. En måde at gøre dette på er at bruge en dobbeltlags LC-celle, som består af to LC-celler stablet oven på hinanden med deres LC-direktører orienteret ortogonalt. Dette tillader lys at blive dekomponeret i to ortogonale komponenter, som hver især oplever den samme fasemodulation. Imidlertid er dobbeltlags LC-celler komplekse og vanskelige at fremstille.

En anden måde at opnå polarisationsuafhængig LC-fasemodulation på er at bruge ortogonal fotojustering. Dette involverer brug af et specielt fotojusteringslag, der skaber ortogonale justeringsdomæner i LC. Det er dog vanskeligt at opnå præcis justering ved hjælp af denne metode.

I et nyt papir udgivet i Light:Advanced Manufacturing , har et team af videnskabsmænd ledet af professor Jiangang Lu udviklet en ny tilgang til polarisationsuafhængig LC-fasemodulering.

Polarisationsuafhængig LC-fasemodulation er baseret på en lysstyret azimutvinkel (LCAA) proces. LCAA-processen bruger den optiske roterende effekt af kolesteriske flydende krystaller (CLC) til at skabe enkeltlags, multi-mikrodomæne, ortogonalt snoede (MMOT) strukturer.

MMOT-strukturer er sammensat af flere mikrodomæner med ortogonalt justerede LC-direktører. LCAA-processen bruger en mønstret lysstråle til at kontrollere justeringen af ​​LC-direktørerne i hvert mikrodomæne. Dette giver forskerne mulighed for at skabe MMOT-strukturer med præcis justering.

LC fasemodulatorer med en enkeltlags MMOT struktur har potentialet til at være både polarisationsuafhængige og have en stor fasedybde. Dette gør dem ideelle til forskellige applikationer, herunder optisk kommunikation, bærbare enheder og skærme.

En lysstyret azimutvinkel (LCAA) proces kan bruges til at fremstille en multi-mikrodomæne ortogonalt snoet (MMOT) enhed med lav polariseringsafhængighed, høj faseretardering og en simpel struktur. Justeringsvinklen mellem top- og bundsubstrater i LCAA-processen og maskegitterets størrelse af MMOT-strukturen kan skræddersyes til at opfylde kravene til forskellige applikationer.

Denne enhed har potentialet til at revolutionere den måde, vi bruger lys på i forskellige applikationer. For eksempel kan det bruges til at skabe nye typer optiske kommunikationssystemer, der er mere effektive og pålidelige. Det kunne også bruges til at udvikle nye typer af bærbare enheder, der kan vise information på en mere klar og kortfattet måde.

Flere oplysninger: Mingyuan Tang et al., polarisationsuafhængig flydende-krystal fase modulator med multi-mikrodomæne ortogonalt snoet fotojustering, Light:Advanced Manufacturing (2023). DOI:10.37188/lam.2023.035

Leveret af Chinese Academy of Sciences