Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (1), 74–85
Electric field effect on the light penetration depth and switching times in liquid crystal cells with nonuniform director orientation
Elena V. Aksenova – Saint Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; e.aksenova@spbu.ru, aksev@mail.ru
Aleksandr A. Karetnikov – Saint Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; akaret@mail.ru
Nikita A. Karetnikov – ITMO University, St. Petersburg, Russia; nkaret@mail.ru
Aleksandr P. Kovshik – Saint Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; Sashakovshik@yandex.ru
Anastasiya V. Svanidze – Saint Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; Ohio State University, Columbus, Ohio, USA; avsvanidze@gmail.com
Sergey V. Ul’yanov – Saint Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; s.ulyanov@spbu.ru
Corresponding author: E. V. Aksenova, e.aksenova@spbu.ru
PACS 42.70.Df, 78.20.Fm, 42.25.Lc
DOI 10.17586/2220-8054-2023-14-1-74-85
ABSTRACT The features of light refraction in liquid crystal cells with a continuously changing director distribution are studied. The theoretical description is constructed within the framework of the geometrical optics approximation. The neighborhoods of the turning points are considered, where due to the variable refractive index the ray smoothly changes the direction of propagation to the opposite one. It is shown that the applied electric field changes the nature of the extraordinary ray refraction. Electrically controlled refraction of light in cells with a planar and hybrid director orientation for incident angles exceeding the angle of total internal reflection is experimentally studied. The dependencies of the turn on and turn off times of the optical response on the applied voltage and the incident angles on the glass – liquid crystal boundary are obtained.
KEYWORDS refraction, liquid crystal, relaxation time, extraordinary wave, penetration depth
ACKNOWLEDGEMENTS A. V. Svanidze thanks for the support Saint Petersburg State University (Pure ID 28571656, IAS 11.41.1554.2017).
FOR CITATION Aksenova E.V., Karetnikov A.A., Karetnikov N.A., Kovshik A.P., Svanidze A.V., Ul’yanov S.V. Electric field effect on the light penetration depth and switching times in liquid crystal cells with nonuniform director orientation. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (1), 74–85.
[In Russian] Е.В. Аксенова, А.А. Каретников, Н.А. Каретников, А.П. Ковшик, А.В. Сванидзе, С.В. Ульянов
Влияние электрического поля на глубину проникновения света и времена переключения в жидкокристаллических ячейках с неоднородной ориентацией директора
АННОТАЦИЯ Исследованы особенности преломления света в жидкокристаллических ячейках с непрерывно меняющимся распределением директора. Теоретическое описание построено в рамках приближения геометрической оптики. Рассматриваются окрестности точек поворота, около которых луч плавно меняет направление распространения на противоположное из-за переменного показателя преломления. Показано, что приложенное электрическое поле меняет характер преломления необыкновенного луча. Экспериментально исследовано электроуправляемое преломление света в ячейках с планарной и гибридной ориентацией директора при углах падения, превышающих угол полного внутреннего отражения. Получены зависимости времен включения и выключения электрооптического отклика от приложенного напряжения и углов падения на границу стекло – жидкий кристалл.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА преломление, жидкий кристалл, время релаксации, необыкновенная волна, глубина проникновения.
