Selective variable optical attenuator for visible and mid-Infrared wavelengths

Abstract

This work demonstrates a variable optical attenuator (VOA) using dynamic scattering mode (DSM) in ion-doped liquid crystals with negative dielectric anisotropy. The mechanism of attenuation comes from optical scattering, which is generated by the electrically induced instability of undulation of LC textures. Electric fields are applied to switch the initial transparent state of the designed VOA to scattering states, varying the transmittance. The electric field also changes the size of the scattering domain from the LC texture and causes the designed device to exhibit an ultra-broadband selective operation in a visible to mid-IR spectral range. Furthermore, the VOA can selectively block one visible or mid-IR wavelength of light while letting other light pass. Such a VOA has many superior optical switching properties, such as high on/off contrast, insensitivity to polarization, and spectral selectivity; therefore, it has the potential to be used in practical optical systems.

Smart Window with Active-Passive Hybrid Control

“…When a low-frequency voltage is applied to an LC with negative dielectric anisotropy (Δε < 0) and positive conductivity anisotropy (Δσ > 0), the turbulence effect can be observed. The ions will move parallel to the electric field [ 24 ]. The motion of the ions creates turbulence and tends to align the liquid crystal along the direction of movement.…”

Динамическое Рассеяние Света В Жидкокристаллических Ячейках С Микроструктурами Металл-Диэлектрик-Полупроводник, Содержащими Золотые Наночастицы

“…Поиск способов управления ослаблением оптического излучения в широкой области спектра с высоким контрастом, быстродействием и поляризационной независимостью является актуальной проблемой современных фотонных устройств. Эффект динамического рассеяния света (ДРС) в жидких кристаллах (ЖК, LC) позволяет управлять ослаблением света в видимой и ИК-областях спектра [1][2][3][4][5].…”

“…Показано влияние параметров электрического поля на времена переключения в рассеивающих ячейках [3]. Продемонстрирована возможность селективной аттенюации в рассеивающих ячейках в видимой и ИК-областях спектра [4]. Исследуются альтернативные подходы, в том числе светоуправляемые гидродинамические нестабильности в ЖК [6].…”

“…Необходимость использования поляризаторов усложняет оптические схемы и приводит к существенным потерям световой интенсивности (до 50% на каждом поляризаторе). ДРС в нематическом жидком кристалле вызвано электрогидродинамической неустойчивостью, возникающей в результате противодействия процессов переориентации директора и протекания ионного тока при приложении напряжения к ЖК-ячейке [1][2][3][4][5].…”