Nematicón

En óptica , un nematicón es un solitón espacial en cristales líquidos nemáticos (NLC). El nombre fue inventado en 2003 por G. Assanto. ^[1] y utilizado a partir de entonces ^{[2] [3]} Los nematicones se generan por un tipo especial de no linealidad óptica presente en NLC: la reorientación inducida por la luz del director molecular ( es decir , la orientación molecular promedio). Esta no linealidad surge del hecho de que el director molecular (es decir, el eje óptico del uniaxial correspondiente) tiende a alinearse a lo largo del campo eléctrico de la luz. Los nematicones son fáciles de generar (con potencia óptica de mW o menos ^{[4] [5] [6]} ) porque el medio dieléctrico NLC exhibe las siguientes propiedades:

• Una respuesta no lineal muy grande  : la no linealidad efectiva es típicamente ocho órdenes de magnitud mayor que la del disulfuro de carbono . Esto significa que se necesitan potencias ópticas mucho menores para obtener la misma variación (aumento) del índice de refracción o autoenfoque para compensar la difracción.
• Respuesta no local : la respuesta no lineal no se limita a la ubicación del campo óptico . En cambio, el perfil de respuesta es más amplio que el haz de luz. Una alta no localidad permite la propagación estable del solitón incluso en el caso de dos dimensiones transversales. Potencias mayores o menores que el valor exacto requerido para que exista un solitón dan lugar a solitones que respiran. ^{[7] [8] [9]}

Diferencia entre una respuesta local y una no local. En un medio local, un pico de intensidad puntual, como un delta de Dirac, da lugar a una respuesta espacial igualmente nítida en el índice de refracción. En un medio no local, el cambio del índice de refracción se extiende mucho más allá de la fuente, de forma similar a un sistema difusivo.

• Respuesta totalmente óptica saturable : el director del cristal líquido tiende a alinearse a lo largo del campo eléctrico del haz de luz. En el caso de haces potentes, el director molecular se vuelve paralelo al campo y no es posible ninguna reorientación adicional. La saturación de la respuesta también estabiliza los solitones bidimensionales.

Dado que la no linealidad óptica reorientacional de los cristales líquidos nemáticos está acompañada por una respuesta electroóptica a campos eléctricos de baja frecuencia, es decir, voltajes aplicados, los nematicones y las guías de ondas asociadas ^[10] pueden ser dirigidos en ángulo y enrutados en el espacio mediante la aplicación de una polarización externa, lo que conduce a interconexiones reconfigurables. ^{[11] [12]}

En conjuntos de guías de ondas donde se sabe que se forman solitones discretos, ^[13] también se han demostrado nematicones discretos ^{[14] [15]}

Véase también

• Solitón (óptica)
• Cristales líquidos

Referencias

1. G. Assanto; M. Peccianti; C. Conti (2003). "Nematicones: solitones espaciales ópticos en cristales líquidos nemáticos". Noticias de Óptica y Fotónica . 14 (2): 44–48. Código Bibliográfico :2003OptPN..14...44A. doi :10.1364/OPN.14.2.000044.[1]
2. G. Assanto y M. Karpierz (2009). "Nematicones: haces autolocalizados en cristales líquidos nemáticos". Liq. Cryst . 36 (10–11): 1161–1172. doi :10.1080/02678290903033441. S2CID  121925099.
3. M. Peccianti y G. Assanto (2012). "Nematicones". Phys. Rep . 516 (4–5): 147–208. Código Bibliográfico :2012PhR...516..147P. doi :10.1016/j.physrep.2012.02.004.[2]
4. J. Beeckman; K. Neyts; X. Hutsebaut; C. Cambournac; M. Haelterman (2004). "Simulaciones y experimentos sobre condiciones de autoenfoque en celdas planares de cristal líquido nemático". Opt. Express . 12 (6): 1011–1018. Bibcode :2004OExpr..12.1011B. doi : 10.1364/OPEX.12.001011 . PMID  19474916. S2CID  22914616.[3][4] ^{[ enlace muerto permanente ]}
5. M. Peccianti; A. De Rossi; G. Assanto; A. De Luca; C. Umeton & IC Khoo (2000). "Autoconfinamiento asistido eléctricamente y guiado de ondas en celdas de cristal líquido nemático planares". Appl. Phys. Lett . 77 (1): 7–9. Bibcode :2000ApPhL..77....7P. doi :10.1063/1.126859.
6. A. Piccardi, A. Alberucci y G. Assanto (2010). "Rayos de luz autoconfinados y autogiratorios en medios huésped-anfitrión". Phys. Rev. Lett . 104 (21): 213904. Bibcode :2010PhRvL.104u3904P. doi :10.1103/PhysRevLett.104.213904. PMID  20867102.
7. A. Snyder; D. Mitchell (1997). "Solitones accesibles". Science . 276 (5318): 1538–1541. doi :10.1126/science.276.5318.1538.[5]
8. C. Conti, M. Peccianti y G. Assanto (2003). "Ruta hacia la no localidad y observación de solitones accesibles". Phys. Rev. Lett . 91 (7): 073901. arXiv : physics/0308024 . Código Bibliográfico :2003PhRvL..91g3901C. doi :10.1103/PhysRevLett.91.073901. PMID  12935018. S2CID  13532247.
9. C. Conti, M. Peccianti y G. Assanto (2004). "Observación de solitones espaciales ópticos en un medio altamente no local". Phys. Rev. Lett . 92 (11): 113902. arXiv : physics/0403032 . Bibcode :2004PhRvL..92k3902C. doi :10.1103/PhysRevLett.92.113902. PMID  15089136. S2CID  30524614.
10. M. Peccianti y G. Assanto (2001). "Redireccionamiento de señales mediante dirección de solitones espaciales en cristales líquidos nemáticos en masa". Opt. Lett . 26 (21): 1690–1692. Bibcode :2001OptL...26.1690P. doi :10.1364/ol.26.001690. PMID  18049701.[6]
11. M. Peccianti; C. Conti; G. Assanto; A. De Luca; C. Umeton (2004). "Enrutamiento de solitones espaciales altamente anisotrópicos e inestabilidad modulacional en cristales líquidos". Nature . 432 (7018): 733–737. Bibcode :2004Natur.432..733P. doi :10.1038/nature03101. PMID  15592407. S2CID  4424339.
12. M. Peccianti; A. Dyadyusha; M. Kaczmarek; G. Assanto (2006). "Refracción y reflexión ajustables de haces de luz autoconfinados". Nat. Phys . 2 (11): 737–742. Bibcode :2006NatPh...2..737P. doi : 10.1038/nphys427 .
13. F. Lederer; GI Stegeman; DN Christodoulides; G. Assanto; M. Segev; Y. Silberberg (2008). "Solitones discretos en óptica". Física. Representante . 463 (1–3): 1–126. Código Bib : 2008PhR...463....1L. doi :10.1016/j.physrep.2008.04.004.[7]
14. A. Fratalocchi; G. Assanto; KA Brzdąkiewicz; MA Karpierz (2004). "Propagación discreta y solitones espaciales en cristales líquidos nemáticos". Opt. Lett . 29 (13): 1530–1532. Bibcode :2004OptL...29.1530F. doi :10.1364/ol.29.001530. PMID  15259736. S2CID  31424691.
15. G. Assanto, A. Fratalocchi y M. Peccianti (2007). "Solitones espaciales en cristales líquidos nemáticos: de masivos a discretos". Opt. Express . 15 (8): 5248–5259. Bibcode :2007OExpr..15.5248A. doi : 10.1364/oe.15.005248 . PMID  19532777.[8]

Enlaces externos

• Solitones ópticos espaciales en cristales líquidos Archivado el 14 de agosto de 2007 en Wayback Machine , una breve introducción (Universidad de Gante).