Pričujoče doktorsko delo je povezano z vzporednimi eksperimentalnimi raziskavami, ki jih izvajajo raziskovalci v skupini za fiziko kompleksnih snovi. Osredotočeno je na teoretično modeliranje električnega in magnetnega uravnavanja uklonskih lastnosti optičnih uklonskih mrežic pripravljenih v obliki periodičnih skladov iz tekočega kristala (TK) in polimera. Zaradi površinskega reliefa na stranskih stenah polimernih trakov, ki nastane pri njihovi izdelavi s postopkom direktnega laserskega vzorčenja (DLV), je TK v prostoru med trakovi orientacijsko urejen vzdolž utorov v reliefu. S tem dosežemo minimalno deformacijsko elastično energijo na stiku med TK in trakovi. S pomočjo zunanjega električnega ali magnetnega polja lahko orientacijo TK materiala med trakovi spremenimo in posledično vplivamo na optične lastnosti opisane strukture. Za teoretični opis njenih optičnih lastnosti je treba rešiti Maxwellove enačbe v mediju s periodično prostorsko modulacijo tenzorja optične dielektrične permitivnosti, kar smo izvedli z numeričnim postopkom slonečim na rigorozni analizi sklopljenih valov (RASV). Najprej smo modelirali »prazne« eno dimenzionalne uklonske mrežice, v katerih so bili kanali med polimernimi trakovi napolnjeni z zrakom. S tem smo določili parametre polimernega ogrodja, ki najbolje reproducirajo eksperimentalne podatke. Nato smo modelirali še strukture, v katerih je magnetno polje povzročilo reorientacijo feromagnetnega TK v ravnini mrežice ter strukture, v katerih je električno polje povzročilo reorientacijo TK v smeri pravokotno na ravnino mrežice. Začetni numerični izračuni so bili narejeni ob predpostavki, da reorientacija TK materiala med dvema polimernima trakovoma poteka homogeno, s čimer smo zanemarili podrobnosti povezane s površinskim sidranjem. Nato smo simulacije nadgradili tako, da smo prostorsko odvisno orientacijsko strukturo TK kot funkcijo uporabljenega električnega ali magnetnega polja izračunali z minimizacijo Landau-de Gennesove proste energije vključno z energijo površinskega sidranja. Omenjene izračune smo izvedli numerično in pa tudi analitično z uporabo enokonstantnega približka in približkov močnega oz. šibkega polja. Dobljeni teoretični rezultati, tako za električno kot tudi magnetno nastavljive mrežice, se zelo dobro ujemajo z eksperimentalnimi rezultati. To dokazuje, da razvita metodologija predstavlja učinkovito orodje za načrtovanje uklonskih optičnih elementov (UOE) na osnovi TK in polimerov ter omogoča simulacije njihovega krmiljenja z zunanjimi polji. Na koncu dela pokažemo še, da je razvito metodologijo mogoče uporabiti za analizo delovanja hibridno nadzorovanih mrežic, pri katerih aktivno krmiljenje poteka tako z električnim kot tudi z magnetnim poljem. Tovrstna konfiguracije je zelo zanimiva za uporabo v praktičnih napravah, saj zagotavlja veliko krajše preklopne čase od standardnih optičnih mrežic na osnovi TK, ki tipično slonijo na vključitvi enega samega aktivnega preklopnega procesa.
|