近日，华东理工大学教授郑致刚课题组在自组装软光子螺旋实现可编程双色圆偏振发光方面取得新进展，相关研究发表于《激光与光子学评论》。
圆偏振发光（CPL）颜色的控制在光学应用中一直备受期待，尤其是在信息编码、高维传输和CPL显示等领域。研究人员长期致力于实现多色且高不对称发光因子（glum）圆偏振光的发射，但由于内在机理不明，迄今仍是一个困扰多个学科的难题。目前，科学家已相继提出各种产生有效多色圆偏振发光发射的方法，但都难以兼顾颜色调节和有效的圆偏振发光调制，限制了圆偏振发光的应用开发。
郑致刚课题组利用大双折射的螺旋液晶形成具有宽光子禁带的微腔，禁带范围可完全覆盖染料的发射峰，增强了发光分子与可用光学模式的相互作用及CPL性能，且宽光子禁带边缘的荧光发射受微腔调制放大。基于微腔结构对光子禁带边缘的染料发射调制效应和对圆偏振光发射的选择性增强，实现了双色且高glum的圆偏振光发射。课题组设计的软光子螺旋液晶结构能够利用一种体系同时产生双色CPL，基于小周期的液晶偏振光栅，还可得到分离的双色CPL。
螺旋液晶体系对圆偏振发光调制机理研究
双色CPL产生机制证明
得益于液晶材料优异的外场响应性，对CPL显示器件施加驱动电场可以动态调节圆偏振光的“开”和“关”。课题组进一步设计了ITO电极，通过施加电场可逆调节不同区域液晶分子的排列，并结合圆偏振片检偏，实现了对比度达34:1的CPL图案显示。
电场可逆切换实现CPL图案显示
基于液晶反射器对圆偏振光的选择性反射特性，研究人员构筑了多通道信息传输的编码器。每个通道的衍射结果叠加后，可形成所需的光学输出，并根据预定义的编码规则进一步转化为所需传输的信息，控制每个通道输出信号的时间长度则可实现两组摩斯编码的独立传输。进一步优化编码规则和提高编码器的性能，有望实现更复杂、更灵活的高维光通信系统，将为信息传输提供更大的容量和更高的速度。
多通道独立传输CPL信息的编码器设计 图片均源于《激光与光子学评论》
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/lpor.202300603
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