Moduladores de fase de cristal líquido (LC) são amplamente utilizados em sistemas ópticos devido às suas vantagens de baixo consumo de energia, ajuste de largura de banda leve e flexível e movimentos não mecânicos. No entanto, a maioria dos moduladores de fase LC são sensíveis à polarização, o que significa que afetam a fase da luz de forma diferente, dependendo da sua polarização. Isso pode limitar seu desempenho e funcionalidade em alguns aplicativos.



Existem duas abordagens principais para realizar moduladores de fase LC independentes de polarização. A primeira abordagem utiliza materiais LC independentes de polarização, como cristais líquidos de fase azul estabilizados com polímero (PS-BPLCs). No entanto, os PS-BPLCs requerem altas tensões de acionamento, tornando-os impraticáveis ​​para algumas aplicações.

A segunda abordagem é mudar o alinhamento dos diretores de LC. Uma maneira de fazer isso é usar uma célula LC de camada dupla, que consiste em duas células LC empilhadas uma sobre a outra com seus diretores LC orientados ortogonalmente. Isso permite que a luz seja decomposta em dois componentes ortogonais, cada um dos quais experimentando a mesma modulação de fase. No entanto, as células LC de camada dupla são complexas e difíceis de fabricar.

Outra maneira de obter modulação de fase LC independente de polarização é usar fotoalinhamento ortogonal. Isso envolve o uso de uma camada especial de fotoalinhamento que cria domínios de alinhamento ortogonal no LC. No entanto, é difícil conseguir um alinhamento preciso usando este método.

Em um novo artigo publicado em Light:Advanced Manufacturing , uma equipe de cientistas liderada pelo professor Jiangang Lu desenvolveu uma nova abordagem para a modulação de fase LC independente da polarização.

A modulação de fase LC independente de polarização é baseada em um processo de ângulo de azimute controlado por luz (LCAA). O processo LCAA usa o efeito rotatório óptico de cristais líquidos colestéricos (CLC) para criar estruturas de camada única, multimicrodomínios e torcidas ortogonalmente (MMOT).

As estruturas MMOT são compostas por múltiplos microdomínios com diretores LC alinhados ortogonalmente. O processo LCAA utiliza um feixe de luz padronizado para controlar o alinhamento dos diretores LC em cada microdomínio. Isso permite que os pesquisadores criem estruturas MMOT com alinhamento preciso.

Os moduladores de fase LC com uma estrutura MMOT de camada única têm o potencial de serem independentes da polarização e de ter uma grande profundidade de fase. Isso os torna ideais para diversas aplicações, incluindo comunicações ópticas, dispositivos vestíveis e monitores.

Um processo de ângulo de azimute controlado por luz (LCAA) pode ser usado para fabricar um dispositivo multi-microdomínio torcido ortogonalmente (MMOT) com baixa dependência de polarização, alto retardo de fase e uma estrutura simples. O ângulo de alinhamento entre os substratos superior e inferior no processo LCAA e o tamanho da grade de máscara da estrutura MMOT podem ser adaptados para atender aos requisitos de diferentes aplicações.

Este dispositivo tem o potencial de revolucionar a forma como usamos a luz em diversas aplicações. Por exemplo, poderia ser usado para criar novos tipos de sistemas de comunicações ópticas que sejam mais eficientes e confiáveis. Também poderia ser usado para desenvolver novos tipos de dispositivos vestíveis que possam exibir informações de forma mais clara e concisa.

Mais informações: Mingyuan Tang et al, Modulador de fase de cristal líquido independente de polarização com fotoalinhamento torcido ortogonalmente multimicrodomínio, Light:Advanced Manufacturing (2023). DOI:10.37188/lam.2023.035
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências