Wetenschap
Een nieuw op vloeibare kristallen gebaseerd afstembaar diëlektrisch metasurface
Diëlektrische metasurfaces vertegenwoordigen een van de meest geavanceerde onderzoeks- en toepassingsrichtingen in de optica. Ze hebben niet alleen het voordeel van een laag verlies, maar maken ook de realisatie mogelijk van apparaatdiktes op subgolflengteschalen. Bovendien kunnen ze licht vrij moduleren in meerdere dimensies, zoals amplitude, fase en polarisatie.
Deze mogelijkheid, die traditionele optica ontbeert, is van groot belang voor de integratie, miniaturisatie en schaalvergroting van toekomstige optische systemen. Bijgevolg hebben diëlektrische metasurfaces steeds meer industriële aandacht getrokken. Dat blijkt uit een onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Devices &Instrumentation , ontwikkelde het team van professor Daping Chu aan de Universiteit van Cambridge een nieuw op vloeibare kristallen gebaseerd afstembaar diëlektrisch metasurface.
Door gebruik te maken van het inherente uitlijningseffect van het diëlektrische metasurface op vloeibare kristallen bovenop de elektrisch regelbare eigenschappen ervan, wordt de noodzaak voor uitlijningslaagmaterialen voor vloeibare kristallen en gerelateerde processen geëlimineerd, waardoor tijd en kosten worden bespaard bij de vervaardiging van apparaten. Dit heeft praktische implicaties voor apparaten zoals vloeibaar kristal op silicium (LCoS).
Het onderzoeksteam onderzocht kwantitatief de sterkte van het uitlijningseffect van het metasurface zelf op vloeibare kristallen door de transmissie van het apparaat onder verschillende hoeken te meten. Ze behaalden een contrastverhouding van 25,6 tussen helderheid en duisternis.
Tegelijkertijd bereikte het onderzoeksteam tijdens experimenten ook een modulatiediepte van 94% in de nabij-infrarode communicatiegolflengteband.
Deze studie stelt een nieuw elektrisch gestuurd metasurface op basis van vloeibare kristallen voor. Door gebruik te maken van het inherente uitlijningseffect van het metasurface op vloeibare kristallen, wordt het uitlijningsproces dat aanwezig is in traditionele apparaten met vloeibare kristallen geëlimineerd, waardoor traditionele apparaten met vloeibare kristallen aanzienlijke economische waarde krijgen.
Bovendien kan het apparaat, vanwege de subgolflengte-aard van het metasurface, theoretisch extreem dun worden gemaakt, waardoor de responssnelheid en resolutie van het vloeibaar-kristalapparaat effectief worden verbeterd. Apparaten met vloeibare kristallen geïntegreerd met metasurfaces hebben een cruciale onderzoekswaarde voor traditionele apparaten met vloeibare kristallen zoals LCoS.