Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Образец для цитирования:

Яковлев Д. Д. Особенности структуры статистически вращательно-инвариантных мозаичных двулучепреломляющих слоев, проявляющих круговой дихроизм //Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2019. Т. 19, вып. 3. С. 188-200. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2019-19-3-188-200

Язык публикации: 
русский
УДК: 
535.361:53.06:617.73:76.03.29

Особенности структуры статистически вращательно-инвариантных мозаичных двулучепреломляющих слоев, проявляющих круговой дихроизм

Авторы: 
Яковлев Дмитрий Дмитриевич, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Известно, что слои двулучепреломляющих материалов, имеющие хиральную надмолекулярную структуру, проявляют круговой дихроизм, если материал слоя обладает дихроизмом или выполняются условия брэгговского отражения для одной из циркулярно поляризованных компонент. В настоящей работе с помощью метода двухточечных обобщенных матриц Мюллера и приближения фазового экрана показывается, что круговой дихроизм может наблюдаться на мозаичных двулучепреломляющих слоях даже при отсутствии поляризационно-зависимых потерь при прохождении света через слой. В этом случае круговой дихроизм имеет дифракционную природу и ярко проявляется в свойствах нерассеянной слоем компоненты прошедшего света. Установлены структурные свойства слоя, при наличии которых слой может проявлять круговой дихроизм такого рода. Выявлены условия, при которых нерассеянная компонента прошедшего света может быть полностью циркулярно поляризованной как в случае неполяризованного, так и в случае линейно поляризованного падающего света. Представлены экспериментальные примеры наблюдения кругового дихроизма при рассеянии света на слоях холестерических жидких кристаллов вне полос дихроичного поглощения жидкокристаллического материала и брэгговского отражения.

DOI: 
10.18500/1817-3020-2019-19-3-188-200
Библиографический список: 

1. Arteaga O., Kahr B. Characterization of homogenous depolarizing media based on Mueller matrix differential decomposition // Opt. Lett. 2013. Vol. 38, № 7. P. 1134–1136. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.38.001134

2. Arteaga O., Freudenthal J., Wang B., Kahr B. Mueller matrix polarimetry with four photoelastic modulators : theory and calibration // Appl. Opt. 2012. Vol. 51, № 28. P. 6805–6817. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.51.006805

3. Arteaga O., Canillas A. Measurement of the optical activity of anisotropic samples by transmission Mueller matrix ellipsometry // EPJ Web Conf. 2010. Vol. 5. P. 03001-p.1–03001-p.5. DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/20100503001

4. Arteaga O. Natural optical activity vs circular Bragg refl ection studied by Mueller matrix ellipsometry // Thin Solid Films. 2016. Vol. 617. P. 14–19. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2016.01.012

5. Eguchi N., Goto H. Lyotropic liquid crystal electrochemical polymerization of thiophene-based monomers : polymerization in cholesteric liquid crystal and columnar phase // Soft. 2017. Vol. 5, № 2. P. 9–19. DOI: https://doi.org/10.4236/soft.2017.52002

6. Dong J., Kawabata K., Goto H. Synthesis and characterization of a novel donor-acceptor-donor chiral inducer and application in electrochemical polymerization // J. Mater. Chem. C. 2015. Vol. 3, № 9. P. 2024–2032. DOI: https://doi.org/10.1039/C4TC02489C

7. Vollick B., Kuo P.-Y., Alizadehgiashi M., Yan N., Kumacheva E. From structure to properties of composite films derived from cellulose manocrystals // ACS Omega. 2017. Vol. 2, № 9. P. 5928−5934. DOI: https://doi.org/10.1021/acsomega.7b01119

8. Cheng Z., Ye H., Cheng F., Li H., Ma Y., Zhang Q., Natan A., Mukhopadhyay A., Jiao Y., Li Y., Liu Y., Zhu H. Tuning chiral nematic pitch of bioresourced photonic fi lms via coupling organic acid hydrolysis // Adv. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 6, № 7. P. 1802010-1−1802010-12. DOI: https://doi.org/10.1002/admi.201802010

9. Mendoza-Galván A., Muñoz-Pineda E., Ribeiro S. J. L., Santos M. V., Järrendahl K., Arwin H. Mueller matrix spectroscopic ellipsometry study of chiral nanocrystalline cellulose fi lms // J. Opt. 2018. Vol. 20, № 2. P. 024001-1–024001-10. DOI: https://doi.org/10.1088/2040-8986/aa9e7d

10. Heinzmann U., Bustamante C., Kim K.-J., Gea-Banacloche J., Scully H., Snyder P. A., Schatz P. N., Rowe E. M., Newman C. D., May J. H., Allen F. S., Bickel W. S., Hall K., Wells K. S., Samori B., Maestre M. F., Tinoco I., Jr., Nicolini C., Salzman G. C., Grace W. K., McGregor D. M., Gregg C. T., Johnson W. C., Jr., Keller D., Moore D. S., Polavarapu P. L., Stevens E. S. Applications of circularly polarized radiation using synchrotron and ordinary sources. New York: Springer, 1985. 193 p.

11. Coursault D., Zappone B., Coati A., Boulaoued A., Pelliser L., Limagne D., Boudet N., Ibrahim B. H., de Martino A., Alba M., Goldmann M., Garreau Y., Gallas B., Lacaze E. Self-organized arrays of dislocations in thin smectic liquid crystal fi lms // Soft Matter. 2016. Vol. 12, № 3. P. 678–688. DOI: https://doi.org/10.1039/C5SM02241J

12. Синичкин Ю. П., Спивак А. В., Яковлев Д. А. Простые параметрические представления поляризационно-оптических свойств двулучепреломляющих биотканей в рамках методов отражательной поляризационной спектроскопии // Опт. и Спектр. 2009. Т. 107, № 6. С. 922–933.

13. Синичкин Ю. П., Спивак А. В., Яковлев Д. А. Влияние анизотропии рассеяния и материальной оптической анизотропии слоев ориентированных волокон на состояние поляризации проходящего света // Опт. и Спектр. 2010. Т. 109, № 2. С. 197–205.

14. Backman V., Gurjar R., Badizadegan K., Itzkan I., Dasari R. R., Perelman L. T., Feld M. S. Polarized light scattering spectroscopy for quantitative measurement of epithelial cellular structures in situ // IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron. 1999. Vol. 5, № 4. P. 1019–1026. DOI: https://doi.org/10.1109/2944.796325

15. Tuchin V. V., Wang L. V., Zimnyakov D. A. Optical polarization in biomedical applications. Berlin ; Heidelberg : Springer-Verlag, 2006. 281 p.

16. Yakovlev D. D., Sherman M. M., Yakovlev D. A. Electrically induced circular dichroism of multidomain layers of a long-pitch cholesteric liquid crystal // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9031. P. 90311B-1–90311B-6. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2052702

17. Шерман М. М., Яковлев Д. А. Особенности пропускания света монослоем одинаковых по структуре анизотропных доменов со случайной азимутальной ориентацией // Опт. и Спектр. 2010. Т. 109, № 2. С. 206–215.

18. Яковлев Д. Д., Яковлев Д. А. Картины рассеяния ортогонально поляризованных компонент света для статистически вращательно-инвариантных мозаичных двулучепреломляющих слоев // Опт. и Спектр. 2019. Т. 126, № 3. С. 324–335. DOI: https://doi.org/10.21883/OS.2019.03.47374.314-18

19. Korotkova O., Wolf E. Effects of linear non-image forming devices on spectra and on coherence and polarization properties of stochastic electromagnetic beams : part I : general theory // J. Mod. Opt. 2005. Vol. 52, № 18. P. 2659–2671. DOI: https://doi.org/10.1080/09500340500334038

20. Shirai T., Wolf E. Coherence and polarization of electromagnetic beams modulated by random phase screens and their changes on propagation in free space // J. Opt. Soc. Am. A. 2004. Vol. 21, № 10. P. 1907–1916. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAA.21.001907

21. Ostrovsky A. S., Hernández García E. Modulation of spatial coherence of optical fi eld by means of liquid crystal light modulator // Rev. Mex. Fıs. 2005. Vol. 51, № 5. P. 442–446.

22. Savenkov S. N., Grygoruk V. I., Muttiah R. S., Yushtin K. E., Oberemok Y., Yakubchak V. V. Effective dichroism in forward scattering by inhomogeneous birefringent me dium // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. Vol. 110, № 1–2. P. 30–42. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2008.09.002

23. Luis A. Spatial-angular Mueller matrices // Opt. Commun. 2006. Vol. 263, № 2. P. 141–146. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2006.01.045

24. Tervo J., Turunen J. Paraxial-domain diffractive elements with 100% effi ciency based on polarization gratings // Opt. Lett. 2000. Vol. 25, № 11. P. 785–786. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.25.000785

25. Nikolova L., Ramanujam P. S. Polarization Holography. Cambridge : Cambridge University Press, 2009. 248 p.

26. Mi X.-D., Yang D.-K. Capillary fi lling of nematic liquid crystals // Phys. Rev. E. 1998. Vol. 58, № 2. P. 1992–2000. DOI: https://doi.org/10.1063/1.333796

27. Yokoyama H., Kobayashi S., Kamei H. Role of surface adsorption in the surface-induced alignment of nematic liquid crystals on evaporated SiO fi lms // J. Appl. Phys. 1984. Vol. 56, № 10. P. 2645–2654. DOI: https://doi.org/10.1063/1.333796

28. Yakovlev D. D. Characterization of and correcting for imperfections of compound zero-order waveplates for spectral polarization measurements // Proc. of SPIE. 2014. Vol. 9031. P. 90311C-1–90311C-5. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2052702

29. Yakovlev D. A., Chigrinov V. G., Kwok H.-S. Modeling and optimization of LCD optical performance. Chichester : J. Wiley & Sons, 2015. 554 p.

30. Desimpel C., Neyts K., Olivero D., Oldano C., de Boer D. K. G., Cortie R. Optical transmission model for thin two-dimensional layers // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2004. Vol. 422, № 1. P. 185/[455]–195/[465]. DOI: https://doi.org/10.1080/15421400490502526

31. Korotkova O., Wolf E. Generalized Stokes parameters of random electromagnetic beams // Opt. Lett. 2005. Vol. 30, № 2. P. 198–200. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.30.000198

32. Korotkova O. Conservation laws for stochastic electromagnetic free fi elds // J. Opt. A : Pure Appl. Opt. 2008. Vol. 10, № 2. P. 025003-1–025003-5. DOI: https://doi.org/10.1088/1464-4258/10/2/025003

33. Korotkova O., Hoover B. G., Gamiz V. L., Wolf E. Coherence and polarization properties of far fields generated by quasi-homogeneous planar electromagnetic sources // J. Opt. Soc. Am. A. 2005. Vol. 22, № 11. P. 2547–2556. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAA.22.002547

34. Yang D. K., Doane J. W., Yaniv Z., Glasser J. Cholesteric refl ective display : drive scheme and contrast // Appl. Phys. Lett. 1994. Vol. 64, № 15. P. 1905–1907. DOI: https://doi.org/10.1063/1.111738

35. Kim K.-H., Jin H.-J., Park K.-H., Lee J.-H., Kim J. C., Yoon T.-H. Long-pitch cholesteric liquid crystal cell for switchable achromatic refl ection // Opt. Express. 2010. Vol. 18, № 16. P. 16745–16750. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.18.016745

36. Yabe Y., Seo D.-Sh. Hysteresis behaviour of the nematic- cholesteric phase transition for liquid crystals on polyimide fi lms without use of the rubbing technique // Liq. Cryst. 1994. Vol. 17, № 6. P. 847–854. DOI: https://doi.org/10.1080/02678299408035477

Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 20)