螺旋结构的液晶开启平面光器件的新路径

　　日本大阪大学的研究人员开发出了一种用于控制光波阵面反射的胆甾相液晶技术，即具有一个螺旋结构的液晶。虽然具有众所周知的布拉格反射光的能力，胆甾液晶只能被用为平面反射镜，反射光角度和入射角的角度是保持一致的。而新的技术能够实现平面光学元件的设计功能，有助于反射光学器件的小型化。

　　胆甾相液晶是一种自发形成的棒状分子组成的螺旋结构液晶相(如上图)。由于其这种结构，胆甾液晶表现出和螺旋结构一致偏振态的布拉格反射圆偏振光，且是在一个由折射率和螺距确定的波长范围内。

　　其光学性质上的特征，以及其结构是自组织的这种情况，使这种胆甾相液晶材料很适于用作圆形偏光镜、反光镜和电子纸。然而，他们的功能只能作为一个平面介质镜，其中的光必须遵循反射定律，这对于它们可以实现的性能来说是提出了一个限制，因此，使用这些材料基础上的设备也具有这种限制。

　　日本大阪大学的助理教授吉田裕幸，研究生小桥顺治，和研究生工程学院的教授藤田正典，共同发现了胆甾液晶反射的光学相位是取决于螺旋结构的相变化。光相位的分布(也被称为波前)决定了光的传播，例如，光沿直线传播有一个平坦的轮廓，而光沿着收敛曲线传播是一个弯曲的(抛物线)轮廓。

　　另一方面，螺旋相在空间中的特定位置上定义了螺旋结构的相对取向，并且可以很容易地通过定义在衬底上的液晶分子的取向被控制。因此，通过一个标准的取向易轴的图案，平板状的胆甾液晶装置、反射波前可任意设计。

　　上图所示说明了一个基于这个概念的平面透镜装置，螺旋相位的抛物线分布将一个入射平面的波前转换成一个单一点的抛物线轮廓。即使螺旋相已经形成图案，该器件具有高的圆偏振选择性;这种技术提供了一个用来开发独特的光学装置的平台，可以根据入射光的偏振，从完全反射到透射进行各种调整。