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3° Reunión - Vigo , Noviembre
Título:
1981
REORIENTACION INDUCIDA OPTICAMENTE EN UNA ESTRUCTURA CILINDRICA HEMEOTROPICA DE CRISTAL LIQUIDO
A u t o r (e's):
Centro de
J.A.Martín Pereda, F . j .López Hernández, M.A.Muriel
y J.M.Otón.
trabajo:
Dpto Electrónica Cuántica, ETS de Ingenieros de Telecomunicación,
Universidad Politécnica de Madrid.
K G S U m e n l En este artículo se presentan los primeros resultados
obtenidos cuando una radiación láser de intensidad adecuada actúa sobre una estructura cilindrica con cristal líquidu nemático orientado
homeotrópicamente. Según ha sido observado, se produce una reorientación inducida por el campo electromegnético del haz en las moléculas del nemático, con el consiguiente efecto sobre la radiación dispersada .
-59-
IINTRODUCCION
En los ú l t i m o s m e s e s ha s u r g i d o un c r e c i e n t e i n t e r é s
por el c o n o c i m i e n t o de la i n t e r a c c i ó n r a d i a c i ó n ó p t i c a c r i s t a l e s l í q u i d o s b a s a d a * e s e n c i a l m e n t e * en el e f e c t o de
m e z c l a d o de c u a t r o ' o n d a s * y cuya i m p o r t a n c i a q u e d a de m a n i f i e s t o por sus p o s i b l e s a p l i c a c i o n e s en h o l o g r a f í a en t i e m p o
r e a l a y para t r a n s m i s ion de s e ñ a l e s por f i b r a ó p t i c a »
1
En un a r t í c u l o reci en t e se a n a l i z a la r e o r i e n t a c i ó n
m o l e c u l a r i n d u c i d a ó p t i c a m e n t e en c r i s t a l e s l í q u i d o s n e m á t i e o s
en e s t r u c t u r a s p l a n a s y h o m e o t r ó p i c a m e n t e o r i e n t a d a s . Con 1 a
b a s e d e esta r e o r i e n t a c i ó n , o b t i e n e un p r o c e s o de m e z c l a d o de
o n d a s , q u e , p o s t e r i o r m e n t e 9 en o t r o a r t í c u l o * se a m p l í a a m e z c l a d o d e g e n e r a d o de c u a t r o o n d a s 2 . El a u t o r a p u n t a que es
n e c e s a r i o el e s t u d i o en o t r a s e s t r u c t u r a s * y , de H e c h o ,
i n c l u s o en 1 a por él p r e s e n t a d a , q u e d a n b a s t a n t e s p u n t o s os cu r o s .
En el p r e s e n t e t r a b a j o se p r e s e n t a n los p r i m e r o s r e s u l t a d o s o b t e n i dos para el caso de e s t r u c t u r a s c i l i n d r i c a s con
al i n e a m i e n t o h o m e o t r ó p i co s o b r e 1 as q u e se h a c e i n c i d i r r a d i a c i ó n 1 á s e r de di f e r e n t e s longi t u d e s de onda y con d i f e r e n t e s
i n t e n s i d a d e s » Los r e s u l t a d o s e m p í r i c o s o b t e n i d o s q u e d a n pend i e n t e s de una e x p l i c a c i ó n c o m p l e t a , a u n q u e se dan unos e s b o zos de p o s i b l e s i n t e r p r e t a c i o n e s .
II.- E F E C T O S DE UNA R A D I A C I O N O P T I C A S O B R E
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ESTRUCTURAS
C o m o ya es s a b i d o 3 , c u a n d o en una e s t r u c t u r a c i l i n d r i c a
se i m p o n e una o r i e n t a c i ó n h o m e o t r ó p i c a a sus p a r e d e s , las
jriolécul as de cri stal l í q u i d o n e m á t i c o si t u a d a s en s u ' i n t e r i o r
a d o p t a n una confi g u r a c i ó n m u y c a r a c t e r í s t i c a c u y o p u n t o m á s
s i g n i f i c a t i v o es el c o n o c i d o como " e s c a p e a 1 a t e r c e r a d i m e n s i ó n " » med i ante el cual las m o l é c u l a s s i t u a d a s en el eje
del ci1 indro a d o p t a n un p o s i c i ó n p a r á l e l a al m i s m o . El e f e c t o
d e c a m p o s m a g n é t i c o s a p i i c a d o s s o b r e el 1 a ha sido e s t u d i a d o
1
reci en t e m e n te * y d e p e n d e p r i n c i p a l m e n t e de la o r i e n t a c i ó n rel a t i v a del jDisrao con r e s p e c t o al eje de d i c h o c i l i n d r o . Las
c o n f i g u r a c i o n e s r e s u l t a n t e s , m u y c a r a c t e r í s t i c a s , o f r e c e n un
a m p l i o c a m p o de a p l i c a c i ó n y se e n c u e n t r a n en p r o c e s o de a p r o vechamiento.
Los c a m p o s ó p t i c o s , por otra p a r t e , al l l e v a r c o n s i g o
e f e c t o s m a g n é t i c o s y e l é c t r i e o s p u e d e n o f r e c e r una s í n t e s i s
de f e n ó m e n o s e n c o n t r a d o s en ó t r o s c a m p o s . Para n e m á t i e o s pos i t i v o s , el e f e c t o de una r a d i a c i ó n l á s e r p o l a r i z a d a d e b e r á
fiacer o r i e n t a r s e sus m o l é c u l a s s e g ú n 1 a d i r e c c i ó n de p o l a r i z a c i ó n d e 1 a l u z . E s t o e s , c o n c e p t u a l m e n t e s e l e f e c t o de un
fxaz 1 á s e r d e b e ser e q u i v a l e n t e al de a p l i c a c i ó n de un campo
m a g n é t i c o i n t e n s o en 1 a d i r e c c i ó n i n d i c a d a por la p o l a r i z a c i ó n de la l u z .
Con lo a n t e r i o r c o m o punto d e p a r t i d a s,e ha a p l i c a d o la
r a d i a c i ó n de tres, diferentes. 1 áceres, ? t k - N e , Ar y Nd: YAG con
d i f e r e n t e s p o t e n c i a s y l o n g i t u d e s de o n d a . El efecto común
a todos los casos puede v e r s e en la figura 1 , en 1 a que aparece la f o t o g r a f í a tomada para el caso de una r a d i a c i ó n de
514,5 nra y 20 mW de p o t e n c i a , enfocada con una lente de 5 cm
de d i s t a n c i a focal y q u e , en c o n s e c u e n c i a , daba un d i á m e t r o
de e n f o q u e de 8,2 p m , con una d e n s i d a d de p o t e n c i a , a s í , de
37,87 k W / c m 2 . Esta r a d i a c i ó n se hizo i n c i d i r sobre u n > c a p i 1 a r
de Ó,6 mm de di a m e t r o , Orí en tado horneotropi c a m e n t e y con
M B B A como c r i s t a l l í q u i d o n e m á t i c o . Puede a p r e c i a r s e claram e n t e la a p a r i c i ó n de a n i l l o s e l i p s o i d a l e s c o n c é n t r i c o s con
una s e p a r a c i ó n entre ellos q u e , m u y a p r o x i m a d a m e n t e , sigue
una ley de ti po e x p o n e n c i al .
Al a u m e n t a r la poténcia aumenta el ángulo de salida de
la radi ac i ó n , que da lugar a los a n i l l o s e x t r e m o s , según una
g r á f i c a q u e , de forma c u a l i t a t i v a , a p a r e c e en la figura 2 , en
la que se da la a p e r t u r a angular h o r i z o n t a l .
mm.
-61-
III.- E F E C T O S DE C A R A C T E R
DINAMICO
Si 1 a a n t e r i o r r a d i a c i ó n se hace v a r i a r de forma p e r i ó d i c a
con una ley de v a r i a c i ó n que s e a , por e j e m p l o , de tipo triang u l a r , el á n g u l o de salida varía de a c u a e r d o con la gráfica
dada en la f i g u r a 2 . La f r e c u e n c i a , l ó g i c a m e n t e , no puede
l l e v a r s e a v a l o r e s m u y el e v a d o s ya que nos e n c o n t r a m o s líoit^
tados por el tiempo de respuesta de l§s m o l é c u l a s de cristal
l í q u i d o . En n u e s t r o caso fue a p r e c i a d a r e s p u e s t a hasta v a l o res de 1 a f r e c u e n c i a de 125 H z , pero se cree que este v a l o r
pueda ser e l e v a d o en el fu t u r o .
IV.-
CONCLUSIONES
P r e s e n t a d o s los p r i m e r o s r e s u l t a d o s de 1 a i n f l u e n c i a de
una r a d i a c i ó n óptica sobre e s t r u c t u r a s c i l i n d r i c a s de cristal
l í q u i d o se estima que los e f e c t o s enei ntrados puden servir de
base para d e s a r r o l l o s p o s t e r i o r e s . A d e m á s q u e d a , y esto es 1 o
más I m p o r t a n t e , 1 a e x p l i c a c i ó n teórica de los r e s u l t a d o s obteni d o s . En es te t r a b a j o , ú n i c a m e n t e se han pretenti do e x p o n e r
los e f e c t o s consegu i dos en los ú l t i m o s m e s e s .
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Pereda y M . A . Mu r i e l . P u b l i c a c i ó n
aceptada .