Spectral and polarization structure of field-induced photonic bands in cholesteric liquid crystals

Abstract

Transmission of planar layers of cholesteric liquid crystals is studied in pulsed electric fields perpendicular to the helix axis at normal incidence of both linearly polarized and unpolarized light. Spectral and light polarization properties of the primary photonic band and the field-induced bands up to fourth order of Bragg selective reflection are studied in detail. In our experiments we have achieved an electric field strength several times higher than the theoretical values corresponding to the critical field of full helix unwinding. However, the experiments show that despite the high strength of the electric field applied the helix does not unwind, but strongly deforms, keeping its initial spatial period. Strong helix deformation results in distinct spectral band splitting, as well as very high field-induced selective reflectance that can be applied in lasers and other optoelectronic devices. Peculiarities of inducing and splitting the bands are discussed in terms of the scattering coefficient approach. All observed effects are confirmed by numerical simulations. The simulations also show that liquid crystal surface anchoring is not the factor that prevents the helix unwinding. Thus, the currently acknowledged concept of continuous helix unwinding in the electric field should be reconsidered.

Selective Reflection Zones in Cholesteric LC Induced in Inhomogeneous Spatially-Periodic Electric Field

“…Был опубликован ряд работ, связанных с наблюдением слабых и неструктурированных полос второго порядка [17][18][19][20][21]. Теоретические предсказания о трехзонной структуре индуцированных полос селективного отражения получили экспериментальное доказательство лишь недавно [22][23] благодаря использованию импульсных электрических полей, позволивших проводить измерения до образования дефектов.…”

“…Поэтому переход из метастабильного деформированного полем состояния спирали в термодинамически более выгодное раскрученное состояние возможен только через топологически неэквивалентные состояния, что должно сопровождаться образованием дефектов. ≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡ В работах [22,23] В настоящей работе мы делаем шаг в направлении изучения возможности практического использования эффекта индуцирования полос отражения в ХЖК и используем встречно-штыревые электроды (ВШЭ) для приложения электрического поля к спирали, что позволяет существенно увеличить оптическую апертуру. Отметим, что похожие исследования с использованием ВШЭ были прове-дены М. Руми и соавторами [19][20][21].…”

“…Основная полоса селективного отражения при этом сильно уширяется. Однако неоднородность поля не позволила нам получить спектральное расщепление полосы селективного отражения столь же высокого качества, как в работе [23].…”

Effect of Sectional Polymerization Process on Tunable Twist Structure Liquid Crystal Filters

“…Optical filters based on liquid crystal (LC) materials have been widely used in many fields, especially in optical communications and spectrometers [1][2][3][4]. Various LC materials exhibiting Bragg reflections have been tested, such as cholesteric liquid crystal (CLC) [5][6][7][8], ferroelectric liquid crystal [9,10], and blue phase liquid crystal (BPLC) [11][12][13][14][15]. Among them, CLC [16][17][18][19] and BPLC [13,[20][21][22] attract great attention due to the self-assembly structures and simple fabrication process.…”

Geometric phase ando-mode blueshift in a chiral anisotropic medium inside a Fabry-Pérot cavity

“…This generalization is necessary in media such as a cholesteric LC [39][40][41][42] and a TN cell of small thickness and other media with a sharp spatial variation of dielectric characteristics at the wavelength scale [43][44][45][46]. However, Jones formalism gives a good approximation when the thickness of the TN cell is several times larger than the wavelength and the dielectric constant varies smoothly.…”