Двумерная дифракционная оптическая структура на основе текстурированной фотоориентации полимеризуемого жидкого  кристалла

  • Ольга Сергеевна Кабанова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-5100-9708
  • Ирина Ивановна Рушнова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Елена Александровна Мельникова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Алексей Леонидович Толстик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Александр Анатольевич Муравский Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Анатолий Александрович Муравский Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Райнер Хайнцманн Институт фотонных технологий им. Лейбница, ул. Альберта Эйнштейна, 9, 07745, г. Йена, Германия
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-3-4-11

Аннотация

Исследованы дифракционные характеристики многослойной оптической структуры, представляющей собой двумерную фазовую решетку, сформированную в тонкопленочных слоях нематического полимеризуемого жидкого кристалла (ПЖК). Для создания периодически упорядоченных жидкокристаллических (ЖК) доменов с размерами 5–10 мкм, формирующих пропускающую анизотропную ЖК-решетку, использовалась технология послойной текстурированной фотоориентации водорастворимого азокрасителя AbA-2522. Жидкостное нанесение пленок фотоориентируемого азокрасителя AbA-2522 из водного раствора на поверхность фотоотвержденного ПЖК-слоя реализовано без использования буферного слоя, что является важным технологическим преимуществом.  Экспериментально изучены возможности пространственно-поляризационного управления световыми пучками  с помощью разработанных одно- и двумерных пропускающих дифракционных ЖК-структур. Результаты исследования перспективны с точки зрения создания ЖК-устройств для решения актуальных задач поляризационной фотоники.

Биографии авторов

Ольга Сергеевна Кабанова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; научный сотрудник лаборатории нелинейной оптики и спектроскопии кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Ирина Ивановна Рушнова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; научный сотрудник лаборатории нелинейной оптики и спектроскопии кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Елена Александровна Мельникова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры лазерной физики  и спектроскопии физического факультета

Алексей Леонидович Толстик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой лазерной физики и спектроскопии физического факультета

Александр Анатольевич Муравский, Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

кандидат физикоматематических наук, доцент; заведующий лабораторией «Материалы и технологии ЖК-устройств»

Анатолий Александрович Муравский, Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории «Материалы и технологии ЖК-устройств»

Райнер Хайнцманн, Институт фотонных технологий им. Лейбница, ул. Альберта Эйнштейна, 9, 07745, г. Йена, Германия

доктор физических наук, профессор; руководитель отдела микроскопии

Литература

  1. Chigrinov VG, Kozenkov VM, Kwok H-S. Photoalignment of Liquid Crystalline Materials: Physics and Applications. Chichester: John Wiley & Sons; 2008. 248 p. DOI: 10.1002/9780470751800.
  2. Chigrinov VG. Photoaligning and photopatterning – a new challenge in liquid crystal photonics. Crystals. 2013;3(4):149 –162. DOI: 10.3390/cryst3010149.
  3. Komar A, Tolstik A, Melnikova E, Muravsky A. Optical switch based on the electrically controlled liquid crystal interface. Applied Optics. 2015;54(16):5130 –5135. DOI: 10.1364/AO.54.005130.
  4. Melnikova E, Tolstik A, Rushnova I, Kabanova O, Muravsky A. Electrically controlled spatial-polarization switch based on patterned photoalignment of nematic liquid crystals. Applied Optics. 2016;55(23):6491– 6495. DOI: 10.1364/AO.55.006491.
  5. Rushnova I, Melnikova E, Tolstik A, Muravsky A. Electrically switchable photonic liquid crystal devices for routing of a polarized light wave. Optics Communications. 2018;413:179 –183. DOI: 10.1016/J.OPTCOM.2017.12.029.
  6. Rushnova II, Kabanova OS, Melnikova EA, Tolstik AL. Integrated-optical nematic liquid crystal switches: designing and operation features. Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2018;21(3):206 –219.
  7. Rutkowska KA, Chychłowski M, Kwaśny M, Ostromęcka I, Piłka J, Laudyn UA. Light propagation in periodic photonic structures formed by photo-orientation and photo-polymerization of nematic liquid crystals. Opto-Electronics Review. 2017;25(2):118–126. DOI: 10.1016/J.OPELRE.2017.05.004.
  8. Chigrinov VG, Kwok H-S, Hasebe H, Takatsu H, Takada H. Liquid-crystal photoaligning by azo dyes. Journal of the Society for Information Display. 2008;16(9):897– 904. DOI: 10.1889/1.2976648.
  9. Trofimova A, Mahilny U. Anisotropic gratings based on patterned photoalignment of reactive mesogen. Journal of the Optical Society of America B. 2014;31(5):948–952. DOI: 10.1364/JOSAB.31.000948.
  10. Hu W, Srivastava A, Xu F, Sun J-T, Lin X-W, Cui H-Q, et al. Liquid crystal gratings based on alternate TN and PA photoalignment. Optics Express. 2012;20(5):5384 –5391. DOI: 10.1364/OE.20.005384.
  11. Olenskaya II, Kabanova OS, Melnikova EA. [Liquid crystal waveguide elements with different topology of modulation of interface refractive areas]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. 2015;17(2):87–91. Russian.
  12. Zhao CX, Fan F, Du T, Chigrinov VG, Kwok HS. Multilayer photo-aligned thin-film structure for polarizing photonics. Optics Letters. 2015;40(13):2993–2996. DOI: 10.1364/OL.40.002993.
  13. Mikulich V, Murawski A, Muravsky A, Agabekov V. Influence of methyl substituents on azo-dye photoalignment in thin films. Journal of Applied Spectroscopy. 2016;83(1):115–120. DOI: 10.1007/s10812-016-0252-y.
  14. Mikulich V, Murauski A, Muravsky A, Agabekov V, Bezruchenko V. Waterproof material for liquid crystals photoalignment based on azo dyes. Journal of the Society for Information Display. 2014;22(1):199–203. DOI: 10.1002/jsid.238.
  15. Ormaсhea O, Tolstik AL. [Polarization multiwave mixing in solutions of laser dyes]. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Seriya fizicheskaya. 2005;69(8):1144 –1146. Russian.
  16. Gorbach DV, Nazarov SA, Romanov OG, Tolstik AL. Polarization transformation of singular light beams upon four- and sixwave mixing. Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2015;18(2):149 –156.
Опубликован
2019-10-05
Ключевые слова: дифракционная структура, текстурированная фотоориентация, полимеризуемый жидкий кристалл, оптическая анизотропия, ориентирующие пленки
Поддерживающие организации Работа выполнена при финансовой поддержке государственной программы научных исследований Республики Беларусь «Конвергенция-2020» (задание 3.03.5 «Разработка материалов и технологий создания микроструктурированных жидкокристаллических элементов для фотонных приложений»), а также Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (договор № Ф18КИ-025 «Новые высокочувствительные фотоориентирующие материалы и жидкокристаллические пространственные фазовые модуляторы на их основе, формируемые методом оптической адресации»).
Как цитировать
Кабанова, О. С., Рушнова, И., Мельникова, Е., Толстик, А., Муравский, А., Муравский, А., & Хайнцманн, Р. (2019). Двумерная дифракционная оптическая структура на основе текстурированной фотоориентации полимеризуемого жидкого  кристалла. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 4-11. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-3-4-11
Выпуск
№ 3 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптика и спектроскопия

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).