Розробка рідкокристалічних планарних світловодів для оптоелектроніки

Abstract

Розроблено планарний світловод на основі рідких кристалів для оптоелектроніки. Виявлено закономірності поширення світла у планарному світловоді вздовж рідкокристалічного шару. Проведено комп’ютерне моделювання процесу проходження світла в шарі нематичного РК за наявності в ньому зон із різним показником заломлення методами геометричної оптики. Вперше встановлено зв'язок між характером індикатриси розсіювання оптичних елементів на основі планарних світловодів з РК серцевиною та параметрами керуючих електричних полів. На основі нематичного рідкого кристала з додатною величиною оптичної анізотропії та від’ємним значенням анізотропії діелектричної проникності розроблена і реалізована планарна структура світловоду. Вперше розроблено метод створення планарного світловоду безпосередньо в шарі нематичного рідкого кристала з додатною величиною оптичної анізотропії та від’ємним значенням анізотропії діелектричної проникності. На основі планарних рідкокристалічних світловодів розроблено інтегральний мікроелектронний твердотільний розгалужувач.На основе нематического жидкого кристалла (ЖК) с положительной величиной оптической анизотропии и отрицательным значением анизотропии диэлектрической проницаемости разработана и реализована планарная структура световодов. Под воздействием внешнего электрического поля экспериментально подтверждено образование в слое жидкого кристалла участка с большим значением показателя преломления в направлении распространения светового луча, который используется в качестве сердцевины планарного световода. При этом внешней оболочкой планарного световода является гомеотропно ориентированный недеформированный приповерхностный слой нематического кристалла. Показано, что геометрические размеры сердцевины световода можно изменять электрическим полем. Установлены закономерности прохождения света в жидкокристаллическом слое планарного световода. Методами геометрической оптики проведено компьютерное моделирование процесса прохождения света в слое нематического ЖК при наличии в нем зон с разным показателем преломления. На основе планарних жидкокристаллических световодов разработан интегральный микроэлектронный твердотельный разветвитель. Установлена зависимость критического угла расхождения разветвителя от длины волны излучения. Разработана конструкция оптического разветвителя с низкими оптическими потерями. Для разработанных планарных световодов с ЖК сердцевиной установлена связь между характером индикатрисы рассеивания и управляющим электрическим полем. Возрастание величины управляющего электрического поля приводит к сужению индикатрисы рассеивания конфокальной текстуры нематика и увеличению интенсивности центрального пика, что вызвано увеличением размеров конфокальных доменов. Разработан способ двухсторонней подсветки, что позволяет существенно увеличить ширину индикатрисы рассеивания в пределах 20 – 900. The plurality of optical elements based on planar waveguide for optoelectronics are designed. The regularity of light propagation in planar waveguide in liquid crystal layer is established. The computer modelling of the process of light propagation in nematic liquid crystal layer, which have zones with different refraction coefficient by methods of geometric optics, is carry out. For the first time the interaction between forms of scattering indicatrics of optical elements based on the planar waveguide with liquid crystal core and the parameters of control electrical fields are set up. Firstly the method of planar waveguide designing directly in nematic liquid crystal layer with positive value of optical anisotropy and negative value of dielectric permeability are work out.