自組裝軟光子螺旋實現可編程雙色圓偏振發光進展

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近日，華東理工大學教授鄭致剛課題組在自組裝軟光子螺旋實現可編程雙色圓偏振發光方面取得新進展，相關研究發表于《激光與光子學評論》。

圓偏振發光（CPL）顏色的控制在光學應用中一直備受期待，尤其是在信息編碼、高維傳輸和CPL顯示等領域。研究人員長期致力于實現多色且高不對稱發光因子（glum）圓偏振光的發射，但由于內在機理不明，迄今仍是一個困擾多個學科的難題。目前，科學家已相繼提出各種產生有效多色圓偏振發光發射的方法，但都難以兼顧顏色調節和有效的圓偏振發光調制，限制了圓偏振發光的應用開發。

鄭致剛課題組利用大雙折射的螺旋液晶形成具有寬光子禁帶的微腔，禁帶范圍可完全覆蓋染料的發射峰，增強了發光分子與可用光學模式的相互作用及CPL性能，且寬光子禁帶邊緣的熒光發射受微腔調制放大。基于微腔結構對光子禁帶邊緣的染料發射調制效應和對圓偏振光發射的選擇性增強，實現了雙色且高glum的圓偏振光發射。課題組設計的軟光子螺旋液晶結構能夠利用一種體系同時產生雙色CPL，基于小周期的液晶偏振光柵，還可得到分離的雙色CPL。 

螺旋液晶體系對圓偏振發光調制機理研究

雙色CPL產生機制證明

得益于液晶材料優異的外場響應性，對CPL顯示器件施加驅動電場可以動態調節圓偏振光的“開”和“關”。課題組進一步設計了ITO電極，通過施加電場可逆調節不同區域液晶分子的排列，并結合圓偏振片檢偏，實現了對比度達34:1的CPL圖案顯示。 

電場可逆切換實現CPL圖案顯示

基于液晶反射器對圓偏振光的選擇性反射特性，研究人員構筑了多通道信息傳輸的編碼器。每個通道的衍射結果疊加后，可形成所需的光學輸出，并根據預定義的編碼規則進一步轉化為所需傳輸的信息，控制每個通道輸出信號的時間長度則可實現兩組摩斯編碼的獨立傳輸。進一步優化編碼規則和提高編碼器的性能，有望實現更復雜、更靈活的高維光通信系統，將為信息傳輸提供更大的容量和更高的速度。 

多通道獨立傳輸CPL信息的編碼器設計 圖片均源于《激光與光子學評論》