I modulatori di fase a cristalli liquidi (LC) sono ampiamente utilizzati nei sistemi ottici per i vantaggi di basso consumo energetico, leggerezza, regolazione flessibile della larghezza di banda e movimenti non meccanici. Tuttavia, la maggior parte dei modulatori di fase LC sono sensibili alla polarizzazione, ovvero influenzano la fase della luce in modo diverso a seconda della sua polarizzazione. Ciò può limitare le loro prestazioni e funzionalità in alcune applicazioni.
Esistono due approcci principali per realizzare modulatori di fase LC indipendenti dalla polarizzazione. Il primo approccio utilizza materiali LC indipendenti dalla polarizzazione, come cristalli liquidi in fase blu stabilizzati con polimero (PS-BPLC). Tuttavia, i PS-BPLC richiedono tensioni di pilotaggio elevate, il che li rende poco pratici per alcune applicazioni.
Il secondo approccio consiste nel modificare l’allineamento dei direttori LC. Un modo per farlo è utilizzare una cella LC a doppio strato, composta da due celle LC impilate una sopra l'altra con i rispettivi direttori LC orientati ortogonalmente. Ciò consente alla luce di essere scomposta in due componenti ortogonali, ciascuna delle quali sperimenta la stessa modulazione di fase. Tuttavia, le celle LC a doppio strato sono complesse e difficili da produrre.
Un altro modo per ottenere una modulazione di fase LC indipendente dalla polarizzazione consiste nell'utilizzare il fotoallineamento ortogonale. Ciò comporta l’utilizzo di uno speciale strato di fotoallineamento che crea domini di allineamento ortogonali nella LC. Tuttavia, è difficile ottenere un allineamento preciso utilizzando questo metodo.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Advanced Manufacturing , un team di scienziati guidati dal professor Jiangang Lu ha sviluppato un nuovo approccio alla modulazione di fase LC indipendente dalla polarizzazione.
La modulazione di fase LC indipendente dalla polarizzazione si basa su un processo dell'angolo azimutale controllato dalla luce (LCAA). Il processo LCAA utilizza l'effetto rotatorio ottico dei cristalli liquidi colesterici (CLC) per creare strutture MMOT (a strato singolo, multi-microdominio e ritorte ortogonalmente).
Le strutture MMOT sono composte da più microdomini con direttori LC allineati ortogonalmente. Il processo LCAA utilizza un raggio di luce modellato per controllare l'allineamento dei direttori LC in ciascun microdominio. Ciò consente ai ricercatori di creare strutture MMOT con un allineamento preciso.
I modulatori di fase LC con una struttura MMOT a strato singolo hanno il potenziale per essere indipendenti dalla polarizzazione e avere un'ampia profondità di fase. Ciò li rende ideali per varie applicazioni, tra cui comunicazioni ottiche, dispositivi indossabili e display.
Un processo con angolo azimutale controllato dalla luce (LCAA) può essere utilizzato per fabbricare un dispositivo multi-microdominio ritorto ortogonalmente (MMOT) con bassa dipendenza dalla polarizzazione, alto ritardo di fase e una struttura semplice. L'angolo di allineamento tra i substrati superiore e inferiore nel processo LCAA e la dimensione della griglia della maschera della struttura MMOT possono essere personalizzati per soddisfare i requisiti di diverse applicazioni.
Questo dispositivo ha il potenziale per rivoluzionare il modo in cui utilizziamo la luce in varie applicazioni. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato per creare nuovi tipi di sistemi di comunicazione ottica più efficienti e affidabili. Potrebbe anche essere utilizzato per sviluppare nuovi tipi di dispositivi indossabili in grado di visualizzare le informazioni in modo più chiaro e conciso.
Ulteriori informazioni: Mingyuan Tang et al, Modulatore di fase a cristalli liquidi indipendente dalla polarizzazione con fotoallineamento multi-microdominio ritorto ortogonalmente, Luce:produzione avanzata (2023). DOI:10.37188/lam.2023.035
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
