Массивы жидкокристаллических линз на основе фоточувствительного полимерного ориентанта

  • Вероника Юрьевна Станевич Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Франциска Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Доминика Сергеевна Чепелева Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Франциска Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Александр Дмитриевич Курилов Государственный университет просвещения, ул. Веры Волошиной, 24, 141014, г. Мытищи, Московская обл., Россия
  • Вероника Сергеевна Безрученко Морроу НВ, ул. Фрида Сайсстраат, 1, 9052, г. Гент, Бельгия
  • Анатолий Александрович Муравский Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Франциска Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Разработаны новые подходы к созданию жидкокристаллических устройств, управляющих угловым распределением света. Синтезирован ориентирующий материал, с помощью которого формируется распределение директора жидкого кристалла на поверхности подложек, позволяющее при прохождении света через жидкокристаллическую ячейку получить волновой фронт, аналогичный обычной линзе. Данный материал представляет собой сополимер (BVS) бутилметакрилата (BMA), ванилилметакрилата (VMA) и стеарилметакрилата (SMA). Изготовлены жидкокристаллические ячейки с различными упаковками массива линз (квадратной и гексагональной). Показано, что для реализации наиболее эффективного рассеяния управляемой рефрактивно-рассеивающей структуры плотность линз в упаковке должна быть максимально возможной. Установлено, что оптимальной является гексагональная упаковка массива линз, поскольку в этом случае занимаемая линзами площадь на 5 % больше, чем в случае квадратной упаковки. Выполнен расчет фокусного расстояния массива жидкокристаллических линз в поляризованном свете. Выявлено, что наименьшее фокусное расстояние характерно для синего диапазона длин волн, а наибольшее – для красного. Исследована зависимость фокусного расстояния от радиуса жидкокристаллической линзы, толщины жидкокристаллического слоя, двулучепреломления жидкокристаллических материалов. Разработанный сополимер (BVS) позволяет изготовить массив линз на пластиковой подложке благодаря низкотемпературной обработке (≤ 70 °C), что обусловливает перспективы применения данного материала в области создания современных устройств и систем управления световыми пучками.

Биографии авторов

Вероника Юрьевна Станевич, Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Франциска Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории материалов и технологий ЖК-устройств

Доминика Сергеевна Чепелева, Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Франциска Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории материалов и технологий ЖК-устройств

Александр Дмитриевич Курилов, Государственный университет просвещения, ул. Веры Волошиной, 24, 141014, г. Мытищи, Московская обл., Россия

кандидат физико-математических наук; заведующий учебно-научной лабораторией теоретической и прикладной нанотехнологии

Вероника Сергеевна Безрученко, Морроу НВ, ул. Фрида Сайсстраат, 1, 9052, г. Гент, Бельгия

кандидат физико-математических наук; инженер-материаловед

Анатолий Александрович Муравский, Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Франциска Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории материалов и технологий ЖК-устройств

Литература

  1. Rushnova II, Melnikova EA, Kabanova OS, Tolstik AL, Muravsky AA. Fringe field-tunable LC refractive index interface for in-plane beam steering applications. Applied Optics. 2020;59(34):10695–10699. DOI: 10.1364/AO.409688.
  2. Bezruchenko VS. Fotoinducirovannye izmenenija ugla prednaklona zhidkogo kristalla na poverhnosti sloev benzal’degidsoderzhashhih polimerov dlja formirovanija adaptivnyh linz [Photoinduced changes in the pretilt angle of a liquid crystal on the surface of layers of benzaldehyde-containing polymers for the formation of adaptive lenses] [dissertation]. Minsk: [s. n.]; 2022. 137 p. Russian.
  3. Bezruchenko VS, Muravsky AA, Murauski AA, Stankevich AI, Mahilny UV. Gradient pretilt angle alignment materials with different photosensitivity for tunable polarization-independent self-aligned liquid crystal lens. Journal of the Society for Information Display. 2021;29(11):825–832. DOI: 10.1002/jsid.990.
  4. Dai HT, Liu YJ, Sun XW, Luo D. A negative-positive tunable liquid-crystal microlens array by printing. Optics Express. 2009;17(6):4317–4323. DOI: 10.1364/OE.17.004317.
  5. Bezruchenko VS, Muravsky AA, Murauski AA, Stankevich AI, Mahilny UV. Tunable liquid crystal lens based on pretilt angle gradient alignment. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2016;626:222–228. DOI: 10.1080/15421406.2015.1106890.
  6. Bezruchenko VS, Mahilny UV, Stankevich AI, Muravsky AlAn, Muravsky AnAl, Kukhta IN. The formation of the centrosymmetric distributions of light intensity for exposure of photosensitive alignment layers of LC lenses. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2017;3:12–19. Russian.
  7. Algorri JF, Zografopoulos DC, Urruchi V, Sánchez-Pena JM. Recent advances in adaptive liquid crystal lenses. Crystals. 2019;9(5):272. DOI: 10.3390/cryst9050272.
  8. Tóth LF. Lagerungen in der Ebene auf der Kugel und im Raum. Berlin: Springer-Verlag; 1953. 197 S. (Die Grundlehren der mathematischen Wissenschaften in Einzeldarstellungen; Band 65). Russian edition: Tóth LF. Raspolozheniya na ploskosti, na sfere i v prostranstve. Makarova NM, translator; Yaglom IM, editor. Moscow: Gosudarstvennoe izdatel’stvo fiziko-matematicheskoi literatury; 1958. 363 p.
  9. Fan F, Srivastava AK, Du T, Tseng MC, Chigrinov V, Kwok HS. Low voltage tunable liquid crystal lens. Optics Letters. 2013;38(20):4116–4119. DOI: 10.1364/OL.38.004116.
Опубликован
2023-10-27
Ключевые слова: жидкий кристалл, сополимер, ориентирующие материалы, жидкокристаллические линзы, массив линз
Как цитировать
Станевич, В. Ю., Чепелева, Д. С., Курилов, А. Д., Безрученко, В. С., & Муравский, А. А. (2023). Массивы жидкокристаллических линз на основе фоточувствительного полимерного ориентанта. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 22-30. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/5563
Выпуск
№ 3 (2023): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптика и спектроскопия

Copyright (c) 2023 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).