Полное внутреннее отражение на границе раздела двух ориентаций директора жидкого кристалла

Abstract

Предложена топология жидкокристаллической границы показателя преломления для реализации эффекта полного внутреннего отражения, позволяющая осуществить режим оптического пространственного переключения ортогональных поляризационных мод. На основе рассмотренной топологии создан жидкокристаллический элемент с управляемой рефрактивной границей. Начальная планарная взаимно ортогональная ориентация директора нематических жидкокристаллических молекул в плоскости жидкокристаллического элемента задавалась при помощи метода фотоориентации молекул азокрасителя, который являлся ориентирующим слоем. Проведены экспериментальные исследования условий реализации эффекта полного внутреннего отражения линейно-поляризованного лазерного излучения от электрически управляемой границы при различных напряжениях. Экспериментально продемонстрирован режим пространственного разделения и переключения поляризационных мод. Исследовано пространственное смещение границы двух взаимно ортогональных ориентаций директора нематических жидкокристаллических молекул при увеличении прикладываемого внешнего электрического поля на жидкокристаллический элемент. Показано, что с ростом амплитуды прикладываемого напряжения происходит смещение как точки отражения, так и траектории вертикально поляризованной моды, отраженной от рефрактивной границы. Продемонстрирована возможность создания электрически управляемых жидкокристаллических устройств, реализующих пространственно-поляризационное разделение и переключение ортогональных мод лазерного излучения, а также электрооптическое отклонение лазерного излучения. = The liquid-crystal interface topology of the refractive index has been suggested to realize the total internal reflection effect and to implement the spatial optical switching regime for orthogonal polarization modes. Based on this topology, a liquid-crystal element with the controlled refractive interface has been developed. The initial planar mutually orthogonal orientations of the director in nematic liquid-crystal molecules in the plane of a liquid crystal element were set by molecular photoalignment of the azo dye used as an aligning layer. The experimental studies of the conditions associated with realization of the total internal reflection effect of linearly-polarized laser radiation from the electrically controlled interface have been performed at different control voltages. The spatial separation and switching regime of polarization modes has been demonstrated experimentally. Spatial shift of the interface between two orthogonal orientations of the liquid crystal director has been examined by increasing the electric field applied to the liquid crystal element. It has been shown that, with growing amplitude of the voltage applied to a liquid crystal cell, the reflection point is shifted and the parallel trajectory shifting of the vertically-polarized mode reflected from the refractive interface takes place. As demonstrated by the conducted studies, there is a possibility to create the electrically controlled liquid crystal devices capable to realize the spatial-polarization separation and switching of orthogonal modes and also the electrooptical deflection of laser radiation.