O mikrostrukturach falowodowych na łamach Scientific Reports

Przykłady próbki światłowodowej ze stabilnym i precyzyjnie ustalonym okresowym ustawieniem molekuł ciekłokrystalicznych w fazie nematycznej

Przykłady próbki światłowodowej ze stabilnym i precyzyjnie ustalonym okresowym ustawieniem molekuł ciekłokrystalicznych w fazie nematycznej. Dołączona do zdjęć biała skala ma rozmiar 100 μm.

W czasopiśmie naukowym wydawanym przez Nature Portfolio opublikowano artykuł naszych fotoników, którzy zajęli się wytwarzaniem ciekłokrystalicznych okresowych mikrostruktur falowodowych. Zadaniem tych struktur jest sterowanie propagacją światła za pomocą m.in. zewnętrznego pola elektrycznego, światła lub temperatury.

Autorzy zaprezentowali układy mikrostruktur światłowodowych z okresowym uporządkowaniem ciekłego kryształu. Dwa z nich dotyczą metod indukowania wspomnianej periodyczności w nematycznych ciekłych kryształach za pomocą:

  • fotoporządkowania promieniowaniem UV w mikrokapilarach;
  • pola elektrycznego w specjalnie zaprojektowanych mikrokanałach falowodowych i układem elektrod w matrycy wykonanej z PDMS (polidimetylosiloksanu).

Trzeci układ zawiera naturalnie indukowaną okresowość — zastosowano tu chiralne ciekłe kryształy z fazą błękitną, których okres przestrzennego uporządkowania molekularnego jest rzędu setek nanometrów.

schemat

Artykuł wskazuje na konieczność zapewnienia szczególnych warunków w układach z okresowo uporządkowanymi nematycznymi ciekłymi kryształami, by umożliwić uzyskanie sygnału optycznego związanego z tzw. efektem Bragga. Mimo uzyskania bardzo dobrej kontroli okresowego przestrzennego uporządkowania nematyków, zespołowi nie udało się uzyskać docelowego sygnału, czego wytłumaczenie, uzupełnione o analizy numeryczne można znaleźć w artykule.

Naukowcy wraz ze studentami zaobserwowali natomiast efekt Bragga w układzie światłowodowym z mikrownęką ciekłokrystaliczną w fazie błękitnej — układzie z dwoma światłowodami, pomiędzy którymi znajduje się warstwa ciekłego kryształu w fazie błękitnej o grubości ok. 40 mikrometrów. Badacze uzyskali tam zauważalną kontrolę propagacji światła poprzez temperaturowe przestrajanie sygnału optycznego z odbiciem Bragga w szerokim zakresie widzialnym (od światła niebieskiego do czerwonego).

Takiego rodzaju mikroukłady z okresowym uporządkowaniem ciekłego kryształu mogą mieć szczególne znaczenie w zastosowaniach czujnikowych, modulatorach i filtrach optycznych, a także w elementach fotoniki zintegrowanej.

Z artykułem Periodic liquid crystalline waveguiding microstructures (140 pkt MEiN, IF=4.6) można się zapoznać na stronie www.nature.com.

Autorzy: S. Ertman, K. Orzechowski, K. Rutkowska, O. Kołodyńska, J. Różycka, A. Ignaciuk, N. Wasilewska, T. Osuch (Wydział Elektroniki i Nauk Informacyjnych), T. R. Woliński

Badania zostały sfinansowane dzięki wsparciu Centrum Badawczego POB Technologie Fotoniczne udzielonego w ramach konkursów FOTECH-1 i FOTECH-2.

Informacja o dofinansowaniu z programu Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza