Los investigadores de la Universidad de Osaka desarrollaron una tecnología para controlar el frente de onda de la luz reflejada por un cristal líquido colestérico, una fase de cristal líquido con una estructura helicoidal. Aunque son conocidos por su capacidad para reflejar la luz de Bragg, los cristales líquidos colestéricos solo pueden usarse comoespejos planos, que reflejan la luz en el mismo ángulo que el ángulo incidente. La nueva tecnología permite que los componentes ópticos planos se fabriquen con funcionalidad por diseño, contribuyendo a la miniaturización de los dispositivos de catoptría.
El cristal líquido colestérico es una fase de cristal líquido en la que las moléculas con forma de varilla constituyentes forman espontáneamente una estructura helicoidal. Debido a su estructura, los cristales líquidos colestéricos exhiben la reflexión de Bragg para la luz polarizada circularmente con la misma mano de polarización que la hélice,en un rango de longitud de onda determinado por el índice de refracción y el paso helicoidal. Sus propiedades ópticas características, así como el hecho de que la estructura está formada por autoorganización, han hecho que los cristales líquidos colestéricos sean atractivos para usar como polarizadores circulares, reflectores de luz y electrónicos.Sin embargo, su capacidad de funcionar solo como un espejo dieléctrico plano en el que la luz debe seguir la ley de reflexión plantea un límite en el rendimiento que pueden lograr y, por lo tanto, en el uso de dispositivos basados en estos materiales.
Hiroyuki Yoshida, profesor asistente, Junji Kobashi, estudiante de posgrado, y Masanori Ozaki, profesor de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Osaka, descubrieron que la fase óptica reflejada por un cristal líquido colestérico variaba según la fase de la estructura helicoidal.La distribución de la fase óptica también conocida como el frente de onda determina cómo se propaga la luz, por ejemplo, la luz que se propaga a lo largo de una línea recta tiene un perfil plano, mientras que la luz que converge tiene un perfil curvo parabólico. Por otro lado, la héliceLa fase define la orientación relativa de la estructura helicoidal en una posición particular en el espacio, y puede controlarse fácilmente definiendo la orientación de las moléculas de cristal líquido en un sustrato, por lo tanto, modelando el eje orientativo fácil en un colestérico estándar tipo losadispositivo de cristal líquido, el frente de onda reflejado puede diseñarse arbitrariamente.
La imagen ilustra un dispositivo de lente plana basado en este concepto; la distribución parabólica de la fase helicoidal convierte un frente de onda plano incidente en un perfil parabólico que converge en un solo punto. El dispositivo muestra una alta selectividad de polarización circular incluso cuando la fase helicoidal espatrón; la tecnología proporciona una plataforma para desarrollar dispositivos ópticos únicos que se pueden ajustar para que sean totalmente reflectantes y transmisivos, dependiendo de la polarización incidente.
Esta investigación apareció en la versión electrónica de Fotónica de la naturaleza el lunes 11 de abril de 2016.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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