研究人员提出了一种与偏振无关的LC（液晶）相位调制新方法

(a)具有MMOT结构的LC相位调制器的制造工艺。(b) MMOT结构的LC相位调制器原理图。图片来源:唐明远、黄凯、张玉萌、卢建刚

液晶（LC）相位调制器具有功耗低、重量轻、带宽调节灵活、非机械运动等优点，因此被广泛应用于光学系统中。然而，大多数 LC 相位调制器都对偏振敏感，这意味着它们会根据光的偏振情况对光的相位产生不同的影响。这会限制其在某些应用中的性能和功能。

实现与偏振无关的 LC 相位调制器主要有两种方法。第一种方法是使用与偏振无关的 LC 材料，如聚合物稳定蓝相液晶（PS-BPLC）。然而，PS-BPLC 需要较高的驱动电压，因此在某些应用中并不实用。第二种方法是改变 LC 导向管的排列。其中一种方法是使用双层 LC 单元，它由两个 LC 单元叠加而成，其 LC 导向管的方向正交。这样就能将光分解为两个正交分量，每个分量都经历相同的相位调制。然而，双层 LC 单元结构复杂，难以制造。

实现与偏振无关的 LC 相位调制的另一种方法是使用正交光对准。这需要使用特殊的光对准层，在 LC 中创建正交对准域。然而，使用这种方法很难实现精确对准。

在《Light: Advanced Manufacturing》上发表的一篇新论文中，陆建刚教授领导的科学家团队开发出了一种不依赖偏振的 LC 相位调制新方法。与偏振无关的 LC 相位调制基于光控方位角 (LCAA) 工艺。LCAA 工艺利用胆甾型液晶 (CLC) 的光学旋转效应来创建单层、多微域、正交扭曲 (MMOT) 结构。MMOT 结构由多个微域组成，这些微域具有正交排列的液晶导向器。LCAA 工艺使用图案光束来控制每个微域中 LC 导向管的排列。这样，研究人员就能制造出精确对齐的 MMOT 结构。采用单层 MMOT 结构的 LC 相位调制器具有偏振无关性和较大相位深度的潜力。这使它们成为光通信、可穿戴设备和显示器等各种应用的理想选择。

光控方位角（LCAA）工艺可用于制造具有低偏振依赖性、高相位延迟和简单结构的多微域正交扭曲（MMOT）器件。LCAA 工艺中上下基底之间的对准角以及 MMOT 结构的掩膜网格尺寸可根据不同应用的要求进行定制。

这种器件有可能彻底改变我们在各种应用中使用光的方式。例如，它可用于创建更高效、更可靠的新型光通信系统。它还可用于开发新型可穿戴设备，以更清晰简洁的方式显示信息。