REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Doktorsko delo obravnava uporabo posameznih tekočekristalnih kapljic za optične mikroresonatorje
in laserje. Pokazali smo, da so v tekočekristalnih kapljicah možni številni optični
nihajni načini, ki jih vzbudimo s pomočjo zunanjega vira svetlobe in fluorescentnega barvila
razporejenega v tekočem kristalu. Optični nihajni načini v kapljicah tekočega kristala so
v splošnem drugačni od tistih v izotropnih snoveh. Razlog je dvolomnost tekočih kristalov
in posebne ureditve tekočekrstalnega direktorja znotraj kapljice. Kapljice smo pripravili z
enostavnim mehanskim mešanjem tekočega kristala in druge tekočine v kateri tekoči kristal
ni topen. Struktura direktorja se v posameznih kapljicah uredi tako, da minimizira elastično
energijo. Za namene proučevanja optičnih lastnosti kapljic, smo sestavili optični sistem, ki
vključuje pulzni laser za vzbujanje kapljic in spektrofotometer za spektralno analizo. Glede
na uporabljeno vrsto tekočega kristala in na tip optičnih načinov v kapljicah, je doktorska
disertacija razdeljena na dva dela.
V prvem delu smo kot material za pripravo kapljic uporabili nematski tekoči kristal.
Pokazali smo, da zaradi totalnega notranjega odboja, nematske kapljice zadržujejo v svoji
notranjosti svetlobo in zato v njih obstajajo tako imenovani whispering gallery nihajni na-
čini. Pokazali smo tudi, da ob vzbujanju z višjo intenziteto, že pri zelo nizkem pragu,
kapljice pričnejo oddajati večrodovno lasersko svetlobo. Optične nihajne načine lahko ugla-
šujemo s pomočjo električnega polja, temperature ali mehanske deformacije. Ko na kapljico
priključimo električno napetost, v njeni notranjosti lokalno spremenimo smer nematskega
direktorja, kar vpliva na lomni količnik, ki ga vidi svetloba na poti po robu kapljice. S
spremembo temperature, pa se po drugi strani spremeni samo nematski red, kar vpliva na
spremembo rednega in izrednega lomnega količnika. Pri mehanski deformaciji kapljice, pa
se spremeni geometrijska dolžina poti po kateri potuje svetloba, pri čemer je učinek enak kot
v izotropni kapljici. Pokazali smo, da je vpliv električnega polja in temperature precej večji
kot pri doslej v literaturi objavljenih rezultatih za drugačne materiale. Z električnem poljem
le nekaj V/µm, ali spremembo temperature za samo nekaj ◦C, se optični nihanji načini v
vidni svetlobi premaknejo za več kot deset nanometrov. Nematske kapljice dispergirane v
vodi smo uporabili tudi kot kemične senzorje. Molekule surfaktanta, ki ga hočemo zaznati,
se adsorbirajo na površino kapljice in s tem spremenijo sidranje tekočega kristala ter posledi
čno smer nematskega direktorja v kapljici. To pomeni, da se spremenijo tudi optične
lastnosti kapljice in zato tudi optični nihajni načini vzbujeni v kapljici. Z meritvijo spektra
svetlobe, ki ga oddaja kapljica, lahko določimo prisotnost surfaktanta v vodi.
V drugem delu doktorske disertacije smo za pripravo kapljic uporabili holesterični tekoči
kristal, ki ima selektivno refleksijo v vidni svetlobi. Tekoči kristal se v kapljici samouredi
tako, da je vijačnica usmerjena iz centra v vse smeri proti površini kapljice. Tako tvori
čebulasto Braggovo strukturo s periodično modulacijo lomnega količnika, ki zadržuje svetlobo
v kapljici. če imamo v tekočem kristalu še fluorescentno barvilo in barvilo vzbujamo
z zunanjim pulznim laserjem, kapljica prične oddajati lasersko svetlobo v vse smeri v prostoru.
Tako smo naredili 3D laser, ki je koherentno isotropično točkasto svetilo. Sferični
holesterični laser je en izmed prvih laserjev, ki oddaja svetlobo v vse smeri. Je tudi en izmed
laserjev, ki ga je v splošnem najlažje narediti. S spreminjanjem temperature lahko laser tudi
uglašujemo v velikem območju.