Les modulateurs de phase à cristaux liquides (LC) sont largement utilisés dans les systèmes optiques en raison de leurs avantages de faible consommation d'énergie, de légèreté, d'ajustement flexible de la bande passante et de mouvements non mécaniques. Cependant, la plupart des modulateurs de phase LC sont sensibles à la polarisation, ce qui signifie qu'ils affectent la phase lumineuse différemment en fonction de sa polarisation. Cela peut limiter leurs performances et leurs fonctionnalités dans certaines applications.

Il existe deux approches principales pour réaliser des modulateurs de phase LC indépendants de la polarisation. La première approche utilise des matériaux LC indépendants de la polarisation, tels que les cristaux liquides en phase bleue stabilisés par polymère (PS-BPLC). Cependant, les PS-BPLC nécessitent des tensions de commande élevées, ce qui les rend peu pratiques pour certaines applications.

La deuxième approche consiste à modifier l’alignement des administrateurs du LC. Une façon d’y parvenir consiste à utiliser une cellule LC à double couche, composée de deux cellules LC empilées l’une sur l’autre avec leurs directeurs LC orientés orthogonalement. Cela permet de décomposer la lumière en deux composantes orthogonales, dont chacune subit la même modulation de phase. Cependant, les cellules LC double couche sont complexes et difficiles à fabriquer.

Une autre façon d’obtenir une modulation de phase LC indépendante de la polarisation consiste à utiliser le photoalignement orthogonal. Cela implique l'utilisation d'une couche de photoalignement spéciale qui crée des domaines d'alignement orthogonaux dans le LC. Cependant, il est difficile d'obtenir un alignement précis en utilisant cette méthode.

Dans un nouvel article publié dans Light :Advanced Manufacturing , une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Jiangang Lu a développé une nouvelle approche de la modulation de phase LC indépendante de la polarisation.

La modulation de phase LC indépendante de la polarisation est basée sur un processus d'angle d'azimut contrôlé par la lumière (LCAA). Le processus LCAA utilise l'effet rotatoire optique des cristaux liquides cholestériques (CLC) pour créer des structures monocouches, multi-microdomaines et torsadées orthogonalement (MMOT).

Les structures MMOT sont composées de plusieurs microdomaines avec des directeurs LC alignés orthogonalement. Le processus LCAA utilise un faisceau lumineux structuré pour contrôler l'alignement des directeurs LC dans chaque microdomaine. Cela permet aux chercheurs de créer des structures MMOT avec un alignement précis.

Les modulateurs de phase LC dotés d'une structure MMOT monocouche ont le potentiel d'être à la fois indépendants de la polarisation et d'avoir une grande profondeur de phase. Cela les rend idéaux pour diverses applications, notamment les communications optiques, les appareils portables et les écrans.

Un processus d'angle d'azimut contrôlé par la lumière (LCAA) peut être utilisé pour fabriquer un dispositif multi-microdomaines à torsion orthogonale (MMOT) présentant une faible dépendance à la polarisation, un retard de phase élevé et une structure simple. L'angle d'alignement entre les substrats supérieur et inférieur dans le processus LCAA et la taille de la grille du masque de la structure MMOT peuvent être adaptés pour répondre aux exigences de différentes applications.

Cet appareil a le potentiel de révolutionner la façon dont nous utilisons la lumière dans diverses applications. Par exemple, cela pourrait être utilisé pour créer de nouveaux types de systèmes de communications optiques plus efficaces et plus fiables. Il pourrait également être utilisé pour développer de nouveaux types d'appareils portables capables d'afficher des informations de manière plus claire et plus concise.

Plus d'informations : Mingyuan Tang et al, Modulateur de phase à cristaux liquides indépendant de la polarisation avec photoalignement multi-microdomaines torsadé orthogonalement, Lumière :Fabrication avancée (2023). DOI :10.37188/lam.2023.035

Fourni par l'Académie chinoise des sciences