Fasmodulatorer med flytande kristaller (LC) används ofta i optiska system på grund av deras fördelar med låg strömförbrukning, lätt, flexibel bandbreddsjustering och icke-mekaniska rörelser. De flesta LC-fasmodulatorer är dock polarisationskänsliga, vilket innebär att de påverkar ljusfasen olika beroende på dess polarisation. Detta kan begränsa deras prestanda och funktionalitet i vissa applikationer.
Det finns två huvudsakliga tillvägagångssätt för att realisera polarisationsoberoende LC-fasmodulatorer. Det första tillvägagångssättet använder polarisationsoberoende LC-material, såsom polymerstabiliserade blå-fas flytande kristaller (PS-BPLC). PS-BPLC kräver dock höga drivspänningar, vilket gör dem opraktiska för vissa applikationer.
Det andra tillvägagångssättet är att ändra inriktningen av LC-direktörerna. Ett sätt att göra detta är att använda en dubbelskikts LC-cell, som består av två LC-celler staplade ovanpå varandra med sina LC-direktörer ortogonalt orienterade. Detta gör att ljus kan sönderdelas i två ortogonala komponenter, som var och en upplever samma fasmodulering. Dubbelskiktiga LC-celler är dock komplexa och svåra att tillverka.
Ett annat sätt att uppnå polarisationsoberoende LC-fasmodulering är att använda ortogonal fotojustering. Detta innebär att man använder ett speciellt fotojusteringslager som skapar ortogonala inriktningsdomäner i LC. Det är dock svårt att uppnå exakt inriktning med denna metod.
I en ny artikel publicerad i Light:Advanced Manufacturing , ett team av forskare ledda av professor Jiangang Lu har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för polarisationsoberoende LC-fasmodulering.
Polarisationsoberoende LC-fasmodulering är baserad på en process för ljusstyrd azimutvinkel (LCAA). LCAA-processen använder den optiska rotationseffekten av kolesteriska flytande kristaller (CLC) för att skapa enskikts, multi-mikrodomän, ortogonalt vridna (MMOT) strukturer.
MMOT-strukturer är sammansatta av flera mikrodomäner med ortogonalt inriktade LC-direktörer. LCAA-processen använder en mönstrad ljusstråle för att styra inriktningen av LC-direktörerna i varje mikrodomän. Detta gör det möjligt för forskarna att skapa MMOT-strukturer med exakt inriktning.
LC-fasmodulatorer med en MMOT-struktur i ett lager har potential att vara både polarisationsoberoende och ha ett stort fasdjup. Detta gör dem idealiska för olika applikationer, inklusive optisk kommunikation, bärbara enheter och skärmar.
En process med ljusstyrd azimutvinkel (LCAA) kan användas för att tillverka en multi-mikrodomän ortogonalt vriden (MMOT) enhet med lågt polarisationsberoende, hög fasretardation och en enkel struktur. Inriktningsvinkeln mellan topp- och bottensubstratet i LCAA-processen och maskrutnätsstorleken för MMOT-strukturen kan skräddarsys för att möta kraven för olika applikationer.
Den här enheten har potential att revolutionera hur vi använder ljus i olika applikationer. Det skulle till exempel kunna användas för att skapa nya typer av optiska kommunikationssystem som är mer effektiva och tillförlitliga. Det skulle också kunna användas för att utveckla nya typer av bärbara enheter som kan visa information på ett mer tydligt och koncist sätt.
Mer information: Mingyuan Tang et al, polarisationsoberoende vätskekristallfasmodulator med ortogonalt vriden fotoinriktning med flera mikrodomäner, Light:Advanced Manufacturing (2023). DOI:10.37188/lam.2023.035
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
