Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Լույսի բևեռացման վարքի հետազոտությունը խիրալ հեղուկ բյուրեղական ֆոտոնային կառուցվածքներով անցնելիս

Ղարագուլյան, Հերմինե Սաշայի (2017) Լույսի բևեռացման վարքի հետազոտությունը խիրալ հեղուկ բյուրեղական ֆոտոնային կառուցվածքներով անցնելիս. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (27Mb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (4Mb)

      Abstract

      Վերջին տարիներին ֆիզիկայի ամենաարդիական ուղղություններից մեկն արհեստականորեն ստեղծված ֆոտոնային բյուրեղների (ՖԲ) և նրանց հիմքի վրա պատրաստված տարբեր ֆոտոնային կառուցվածքների ուսումնասիրումն է [1]: Վերոնշյալ ոլորտի հետազոտությունների արդիականությունը պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ վերջերս էլեկտրական ազդանշաններից ակտիվորեն անցում են կատարում օպտիկականներին՝ շնորհիվ նրանց ֆունկցիոնալ մեծ հնարավորությունների և հեշտ կառավարման: Անհրաժեշտ է նշել, որ ՖԲ-ների ընդհանուր էլեկտրադինամիկական բնութագրերի վրա այնպիսի երևույթների միաժամանակյա ազդեցության մասին գիտելիքները, ինչպիսիք են օպտիկական անշրջելիությունը, ոչգծայնությունը, կառուցվածքի տարրերի բևեռացումային զգայունությունը և այլն, ներկայումս թերի են և բավարար չափով ուսումնասիրված չեն: Հարկ է նշել նաև, որ այս ուղղությամբ մոդելավորման համար անհրաժեշտ մաթեմատիկական ապարատը հարստացման կարիք ունի: Ուստի նմանօրինակ հետազոտությունները, ինչպես տեսական, այնպես էլ փորձարարական, խիստ արդիական են թե՛ հիմնարար և թե՛ կիրառական գիտության տեսանկյունից: ՖԲ-ները իրենցից ներկայացնում են կարգավորված արհեստական միջավայրերի նոր տիպ, որոնց դիէլեկտրական և մագնիսական հատկությունները պարբերաբար փոխվում են երեք չափողականություններում՝ ալիքի օպտիկական երկարության կարգի պարբերականության բնութագրական մասշտաբով: Քանի որ այս կառուցվածքները հիմնականում արհեստական են, ուստի հնարավոր է ստեղծել նախապես տրված հատկություններով, ինչն էլ թույլ է տալիս զգալիորեն ընդլայնել նրանց ֆունկցիոնալ հնարավորությունները: Վերջին տարիներին հատուկ ուշադրություն է դարձվում հեղուկ բյուրեղների (ՀԲ) հիմքի վրա ստեղծված ֆոտոնային կառուցվածքների օպտիկական հատկությունների նկարագրմանը, այդ թվում՝ արատների ու անհամասեռությունների հաշվառմամբ: Տեղային դրական օպտիկական անիզոտրոպությամբ և ուղղորդի դաշտի պարուրաձև բաշխմամբ խոլեստերիկ հեղուկ բյուրեղները (ԽՀԲ) միաչափ (1D) խիրալ ՖԲ-ների (ԽՖԲ) ամենահայտնի ներկայացուցիչներն են [2], որովհետև սրանք ինքնակազմավորում են իրենց պարբերական կառուցվածքը և կառավարելի են իրենց ֆոտոնային արգելման գոտիների (ՖԱԳ) հաճախության լայն տիրույթներում: ԽՀԲ-ների ու սովորական (ոչ խիրալ) ՖԲ-ների գլխավոր տարբերությունն այն է, որ խիրալ ՖԲ-ներում ֆոտոնային արգելման գոտին գոյություն ունի միայն մեկ շրջանային բևեռացման համար, որը համընկնում է խիրալ միջավայրի պարույրի նշանի հետ (լույսի նորմալ անկման դեպքում): Հակառակ շրջանային բևեռայնության լույսը դիֆրակտային անդրադարձ չունի: Բոլոր ՖԲ-ների նման, ԽՀԲ–ները (շնորհիվ իրենց պարուրաձև կառուցվածքի) ևս օժտված են ըստ բևեռացման լույսի ընտրողաբար անդրադարձմամբ կամ ՖԱԳ–ով: ԽՀԲ-ի պարուրաձև կառուցվածքի մեկ այլ հետևանք է վերջիններիս լույսի բևեռացման հարթությունը պտտելու հատկությունը, ինչի հիման վրա ստեղծվել են լայնշերտ շրջանային բևեռիչներ [3]: В диссертационной работе экспериментально и теоретически изучены спектральные и поляризационные особенности света, проходящего через хиральную жидкокристаллическую (ЖК) фотонную структуру, как при наличии дефектов в структуре, так и без них, а также влияние ферроэлектрических наночастиц с низкой концентрацией на оптические свойства этих структур. Первая глава диссертации посвящена обзору литературы и состоит из 5 параграфов. В них дан обзор литературы, относящейся к основным свойствам фотонных кристаллов (ФК) и холестерических ЖК (ХЖК). Во второй главе диссертации изучены возможности индуцирования планарного дефекта в слое хирального фотонного ЖК под воздействием внешнего электрического поля. Наблюдались три случая индуцирования дефекта: вблизи входной стенки ячейки, в центре ячейки и вблизи выходной стенки ячейки. Прикладывая напряжение к специально установленным электродам, мы тем самым меняем расположение дефекта в жидкокристаллической системе. Рассмотрено поведение поляризации света при индуцированном дефекте в ХЖК средах. В результате экспериментов было установлено, что вращение плоскости поляризации максимально, когда свет вначале распространяется через ХЖК фотонную структуру и затем падает на анизотропный слой. Также было показано, что ХЖК система с электроиндуцированным дефектом необратима относительно поляризации света. Приведен математический метод расчета для угла вращения эллипса поляризации. В третьей главе диссертации экспериментально и теоретически исследованы оптические свойства ХЖК пленок с неоднородным шагом. В нашем эксперименте неоднородный шаг в структуре ХЖК был создан с помощью контакта двух холестерических смесей с разными шагами спирали, один из которых отражает зеленый свет видимого диапазона, а другой - красный. Была предложена новая модель для описания поведения градиента шага в таких структурах. Отметим также, что были изучены особенности спектров отражения и пропускания тонких пленок ХЖК, а также поворота поляризации света, проходящего через такие среды. Экспериментально была показана возможность появления феномена необратимости (оптического диодa), который может широко применяется в различных оптоэлектрических технологиях. Экспериментально изучалось влияние температуры и внешнего статического электрического поля на спектры отражения в этой структуре. Интересная картина наблюдается в плане спектров отражения при изучении диффузии двух компонентов с различными шагами, в частности, две кривые отражения не сближаются и сливаются в один пик, как обычно: левая кривая (соответствующая коротковолновой области спектра) постепенно становится все меньше и почти исчезает, а правая (соответствующая длинноволновой области спектра) расширяется. In this dissertation the spectral and polarization characteristics of light passing through a chiral liquid crystalline (LC) photonic structure in the presence of defects in the structure, and without them, as well as the influence of ferroelectric nanoparticles with a low concentration on the optical properties of these structures are studied experimentally and theoretically. The first chapter of this dissertation is devoted to the review of the literature and consists of 5 paragraphs. The literature related to the basic properties of photonic crystals (PC) and the cholesteric LC (CLC), and the possibilities of controlling their characteristics is reported. In the second chapter of the dissertation the possibility of inducing a planar defect in the photonic layer of chiral LC under the influence of an external electric field is experimentally and theoretically studied. Three cases of defect inducing are observed: near the input substrate, in the center and near the exit substrate of the cell. By applying a voltage to the specially established electrodes, we thereby change the location of the defect in the LC system. The behavior of the polarization of light in case of induced defect in the CLC media is considered. As a result of experiments, it was confirmed that the polarization plane rotation has maximum value, when light at first propagates through chiral LC photonic structure and then falls to the anisotropic layer. It was also shown that the CLC system with electrically induced defect is nonreciprocal with respect to the polarization of light. A mathematical method for calculating the angle of rotation of the polarization ellipse is presented. In the third chapter of the dissertation the optical properties of the CLC films with inhomogeneous pitch are investigated experimentally and theoretically. In our experiment inhomogeneous pitch in the CLC structure was created by the contact of two cholesteric mixtures with different pitches of the helix, one of which reflects the green light of the visible range, and the other - the red. A new model to describe the behavior of the gradient pitch in such structures is proposed. It is worth to mention also that the peculiarities of the reflection and transmission spectra of thin CLC films, as well as the polarization rotation of the light passing through such media were studied. The possibility of the occurrence of the phenomenon of nonreciprocity (optical diode), which is widely used in a variety of optoelectronic technologies, is experimentally demonstrated. The influence of the temperature and external static electric field on the reflection spectra in this structure is studied experimentally. An interesting picture is observed in terms of the reflection spectra during the study of diffusion of two components with different pitches, in particular, the two reflection curves do not approach each other and merge into one peak: the left curve (corresponding to the short-wavelength range of the spectrum) gradually gets smaller and almost vanishes, and the right one (corresponding to the long-wavelength range of the spectrum) expands.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Исследование поведения поляризации света, проходящего через хиральные жидкокристаллические фотонные структуры.
      Uncontrolled Keywords: Карагулян Эрмине Сашаевна, Gharagulyan H.
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 30 Jun 2017 10:07
      Last Modified: 30 Jun 2017 10:07
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5180

      Actions (login required)

      View Item