[論文レビュー] Cholesteric liquid crystals with tunable defect inside

A. H. Gevorgyan, K. B. Oganesyan+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 10, 2017

Liquid Crystal Research Advancements参考文献 9被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、調整可能な等方性または異方性欠陥を有するコレステリック液体結晶（CLC）構造を調査し、欠陥厚さ、位置、屈折率異方性を調整することで、欠陥モードの波長および反射強度を動的に制御できることを示している。本系は強い透過対称性を示し、構造的および材料的パラメータを用いた可変光学応答を示し、光誘導帯ギャップ特性の正確な設計が可能となる。

ABSTRACT

Peculiarities of the defect modes of cholesteric liquid crystals (CLCs) with an isotropic/anisotropic defect inside are investigated. The influence of the defect layer thickness and its anisotropy of refraction, the influence of the system thickness and of the defect layer position in the system, as well as the influence of the dielectric borders on the defect modes is investigated. It is shown that it is possible to change reflection at the defect modes in wide intervals and change the defect mode wavelength, by tuning the defect location and its thickness. Such a system possesses transmission asymmetry. Also, the CLC system thickness and the refraction coefficient of the medium bordering the CLC layer on its both sides have essential influence on the reflection at the defect mode and on the reflection frequency.

研究の動機と目的

• コレステリック液体結晶（CLC）に等方性または異方性欠陥を含む場合の光学的応答を調査すること。
• 欠陥層の厚さ、位置、屈折率異方性が欠陥モード特性に与える影響を理解すること。
• 系の厚さおよび誘電境界条件が欠陥モードにおける反射および透過に与える影響を分析すること。
• 構造的および材料的工学を用いて、欠陥モードの波長および反射強度の可変性を実証すること。
• 埋め込まれた欠陥を有するCLC系における透過対称性を探索し、光子デバイス応用の可能性を検討すること。

提案手法

• 周期的コレステリックスタック内に中心に欠陥層を埋め込んだCLC構造の数値モデル化。
• さまざまな欠陥パラメータに対して透過率および反射率スペクトルを計算するために伝達行列法の使用。
• 欠陥厚さ、スーパーラティス内での位置、屈折率異方性の体系的変更。
• 欠陥モード特性に与える影響を調査するために、CLC系の両側に誘電境界層を組み込む。
• 光の入射方向を反転させることで、透過対称性を分析。
• 法線入射下での反射スペクトルのシミュレーションにより、欠陥モードの波長および強度の可変性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 欠陥層の厚さは、コレステリック液体結晶における欠陥モードの波長および強度にどのように影響するか？
• RQ2 欠陥をCLCスーパーラティス内の異なる位置に配置した場合、光学的応答にどのような影響を与えるか？
• RQ3 欠陥層の屈折率異方性は、欠陥モード特性にどのように影響するか？
• RQ4 周囲の境界の誘電特性は、欠陥モードにおける反射にどの程度影響を与えるか？
• RQ5 埋め込まれた欠陥を有するこのようなCLC系で、透過対称性を観測および制御できるか？

主な発見

• 欠陥層の厚さおよびCLC構造内での位置を調整することで、欠陥モードの波長を広範囲にわたって調整可能である。
• 欠陥厚さおよび屈折率異方性を変化させることで、欠陥モードにおける反射強度を顕著に変調できる。
• 本系は強い透過対称性を示し、光の入射方向によって透過率が異なる。
• CLC系全体の厚さおよび誘電境界の屈折率は、欠陥モードの反射周波数および振幅に顕著な影響を与える。
• 構造的パラメータを調整することで、欠陥モードを光誘導帯ギャップ全体にわたってシフト可能であり、光学透過の動的制御が可能となる。
• 欠陥層の異方性と境界条件の組み合わせにより、欠陥モードの中心波長およびバンド幅の微調整が可能となる。