Vektorpolarisatorer är en ljusfiltreringsteknik gömd bakom driften av många optiska system. De kan hittas, till exempel, i solglasögon, LCD-skärmar, mikroskop, mikroprocessorer, laserbearbetning med mera. Optiska fysiker från Nanjing och Nankai University, Kina, och University of Central Florida, U.S., publicerade detaljer om deras nya vektorpolarisatordesign den här veckan i APL fotonik . Den nyligen föreslagna designen är ett stort framsteg inom polarisationstekniken eftersom den möjliggör flexibel filtrering av ett brett utbud av ljuskällor och generering av nya ljustillstånd.

Ljusvågor kan svänga med sin fram- och tillbakarörelse orienterad i olika riktningar, där dess polarisering beskriver arten av denna orientering. En traditionell polarisator, som en lins från polariserade solglasögon, filtrerar bort ljus som svänger i alla riktningar utom en. Det filtrerade ljuset kallas polariserat ljus.

"En enorm utmaning var hur man löser designen och tillverkningen av vektorpolarisatorer för att skräddarsy ljusstrålarna och tillfredsställa kraven för olika applikationer, " sa Hui-Tian Wang, en författare till studien. Wangs grupp uppnådde en design som kan skräddarsy ljusintensiteten, fas och polarisering. "Vektorpolarisatorn kan avsevärt förbättra genereringseffektiviteten för vektorljusstrålen och kan bidra till att uppnå en högpresterande vektorlaser."

Dessa framsteg kan användas för att förbättra en mängd olika optiska system. I superupplösningsmikroskopi, till exempel, manipulering av polarisation kan användas för att uppnå fjärrfältsfokusering bortom normala diffraktionsbegränsningar.

Fysikerna ökade polarisatorns effektivitet och flexibilitet genom att använda en ny vätskekristallbaserad design som förlitar sig på dubbelbrytning, där specifika polarisationer filtreras baserat på deras brytningsindex. Wang förklarade att de anpassade orienteringen av flytande kristallmolekyler genom att använda stränga fotojusteringstekniker. De bestämde den dikroiska färgämnesfilmstrukturen i det tunna glasfacket innan de tillsatte den flytande kristallen.

De nya vektorpolarisatorerna har också tillverkningsfördelar. "De är flexibelt designade och lätta att tillverka, och har fördelarna med de stora komplexa strukturerna och bredbandsdriften [ljusvågor], " sa Wang. "Men, vektorpolarisatorn vi föreslog behöver fortfarande vissa förbättringar. Till exempel, vi måste förbättra dess anpassningskvalitet, dvs. kvaliteten på genererade ljusstrålar. Vi måste också förbättra den rumsliga upplösningen för att styra orienteringen av flytande kristallmolekyler."

Wang är särskilt upphetsad över denna vektorpolarisators förmåga att generera nya polariserade ljustillstånd, som han hoppas kunna använda för att utveckla nya applikationer. Som ett exempel, intrasslade vektorfotontillstånd skulle kunna användas för att utveckla teknologi för kvantkommunikation.