![pageSearch](/themes/hestia/images/page-search.webp)
10 лучших героев DC в рейтинге
Jul 22, 202323 вещи, которые вы найдете и не найдете на кухне хорошего повара
Jun 12, 202328 кухонных инструментов, которые помогут тратить меньше времени на готовку
Jul 09, 202347 продуктов, которые вам понадобятся на вашей кухне
Jul 01, 2023Дома за 500 000 долларов в Индиане, Кентукки и Орегоне
Jun 08, 2023Периодические жидкокристаллические волноводные микроструктуры
![Aug 24, 2023](/themes/hestia/images/news-details-icon1.webp)
Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13896 (2023) Цитировать эту статью
210 доступов
Подробности о метриках
Сообщается о различных методах, позволяющих создавать оптические волноводы с жидкокристаллическими (ЖК) сердцевинами, в которых молекулы образуют периодические структуры с точно контролируемыми периодами. Первый основан на обратимом фотоориентировании с селективным освещением высокого разрешения и позволяет управлять периодом пребывания молекул ЖК внутри микрокапилляров кремнезема. Второй метод использует микроструктуры, сформированные в ПДМС, что позволяет получить как волноводы с LC-сердечником, так и набор специально разработанных периодических микроэлектродов, используемых для периодической переориентации молекул. Используя оба метода, мы успешно контролировали период выравнивания узора в диапазоне примерно от 500 мкм и уменьшали его до 20 мкм. Мы провели экспериментальные исследования явления волноводства в таких структурах с целью получения спектров пропускания, типичных для волоконно-оптических решеток. Поскольку результаты, полученные в условиях эксперимента, отличались от ожидаемых, для объяснения наблюдаемых эффектов было проведено дополнительное численное моделирование. Наконец, мы получили волновод в синей фазе ЖК, характеризующийся естественно созданной трехмерной периодичностью с периодами менее одного микрометра. В такой структуре удалось наблюдать запрещенную зону первого порядка и, более того, удалось термически перестроить ее практически во всем видимом спектральном диапазоне.
Технологии, основанные на фотонике, обладают огромным потенциалом совершить революцию в двадцать первом веке, как это сделала электроника в двадцатом веке. Они могут предложить важный уровень миниатюризации и интеграции для достижения расширенных функциональных возможностей одновременно с эффективным энергопотреблением.
Планарные волноводные структуры на жидких кристаллах (ЖК) исследовались в течение последних нескольких десятилетий1,2, образуя новую платформу, которая удовлетворяет потребность в интегрированной конфигурации, подходящей для настраиваемых устройств. Чрезвычайно высокие электрооптические отклики и термооптические эффекты в ЖК в сочетании с их высоким двулучепреломлением и большой диэлектрической анизотропией открывают исключительный потенциал применения в волноводных структурах. В ограниченных структурах, таких как, например, микрокапиллярные трубки, пропитанные ЖК, наблюдались волноводные эффекты как в ЖК-волокнах с круглой, так и с эллиптической сердцевиной3. Цилиндрический LC-волновод с эллиптической сердцевиной (4 × 18 мкм) оказался необычным примером многомодового однополяризационного оптического волокна4.
Другим типом ЖК-волноводных структур на основе фотонно-кристаллических волокон (ФКВ) являются фотонные жидкокристаллические волокна (ФЖК)5,6,7,8, также известные как ФКВ, инфильтрированные ЖК. PLCF — это передовые специальные волокна, в которых используется комбинация «пассивных» основных микроструктур PCF, пропитанных «активными» гостевыми жидкокристаллическими материалами, и которые отвечают за множество их уникальных свойств. PLCF создают новый класс оптических волноводов, в которых используются исключительные направляющие свойства PCF с твердым сердечником и привлекательные настраиваемые свойства ЖК-фотонной микроструктуры в оболочке волокна. PCF с пропиткой LC открывают новые уровни настройки PCF и повышают их производительность благодаря множеству новых свойств распространения, спектральных, термооптических, электрооптических и поляризационных свойств. Помимо их высокой чувствительности к температуре и к электрическим/магнитным/оптическим полям, использование различных «сценариев» ориентации молекул жидких кристаллов внутри микроотверстий может определять механизмы либо индексного управления, либо фотонные механизмы распространения запрещенной зоны, а также обратимое переключение между ними. .
Периодические волноводные структуры сыграли жизненно важную роль в эволюции фотоники. Помимо поперечно-периодических структур (например, фотонных кристаллов и фотонно-кристаллических волокон) важное значение имеют также волноводные структуры, в которых показатель преломления периодически изменяется вдоль направления распространения. Их влияние распространяется на широкий спектр функций фотонных устройств, включая решеточную связь, (Брэгговское) отражение, преобразование поляризации, отклонение, генерацию второй гармоники, частотную модуляцию и многое другое. Большое разнообразие устройств обусловлено различными способами выбора геометрии волновода, периодичности (описываемой рабочим циклом и модуляцией/разницей показателя преломления), эффектов связи и управляемых режимов.