ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ РАЗВИТИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Фундаментальная спектроскопия

С использованием метода трансфер-матрицы проведены теоретические исследования свойств локализованных электромагнитных мод в одномерном фотонном кристалле со структурным дефектным слоем. В качестве дефекта рассматривается анизотропный слой нематического жидкого кристалла. Получены выражения для определения частот и форм колебаний локализованных электромагнитных мод. Показано, что частота и степень локализации данных мод сильно зависят от оптической длины дефектного слоя. С учетом специфики нематических жидких кристаллов (сильной анизотропией диэлектрической проницаемости по сравнению с твердыми кристаллами) показана возможность эффективного управления спектром дефектных мод и электромагнитным полем, локализованным в дефектных модах фотонного кристалла, посредством изменения ориентации директора нематика, например, внешним электрическим полем.

Проведено теоретическое рассмотрение особенностей прохождения света через полимерную пленку с капсулированным в ней ансамблем монослойно упорядоченных биполярных капель нематика, находящихся под действием электрического поля. Для дисперсных структур с однорядным расположением рассеивающих частиц характерно сильное проявление интерференционных эффектов. Так, например, возможен эффект гашения прямо проходящего когерентного монохроматического излучения за счет интерференции части светового потока, прошедшего между рассеивающими частицами, и светового потока, рассеянного частицами в прямом направлении. Для экспериментальной реализации эффекта гашения необходимо выполнение ряда жестких требований к параметрам среды: размеру и форме рассеивающих частиц, их показателю преломления и концентрации. Использование для этой цели монослойных пленок капсулированных полимером жидких кристаллов упрощает решение задачи, так как один из параметров - показатель преломления необыкновенного луча - в этом случае можно варьировать, прикладывая электрическое поле. С использованием расчетных данных внутренней ориентационной структуры биполярных капель нематика и ее изменения под действием электрического поля теоретически предсказан и экспериментально реализован эффект интерференционного гашения прямо проходящего через пленку монохроматического когерентного излучения. Весьма важен прикладной аспект полученных результатов. В практических приложениях для модуляции интенсивности света обычно используют композитные жидкокристаллические пленки с многослойным расположением капель. В этом случае высокий контраст достигается благодаря многократному рассеянию света. Такие пленки имеют достаточно большую толщину и, как следствие, высокое управляющее напряжение. Проведенные исследования открывают перспективу разработки монослойных композитных пленок меньшей толщины, имеющих высокий контраст и низковольтное управление. Не менее интересным представляется разработка на основе исследуемого эффекта светофильтров с возможностью варьирования спектральной селекции оптического сигнала под действием электрического поля.

Конколович А. В., Пресняков В. В., Зырянов В. Я., Лойко В. А., Шабанов В. Ф.
Интерференционное гашение света, проходящего через монослойную пленку капсулированных полимером нематических жидких кристаллов.
Письма в ЖЭТФ, 2000, 71, 710.

Лаборатория молекулярной спектроскопии