MC07: Fases de Pancharatnam-Berry localizadas en sistema óptico de cristal líquido

Profesor: Marcel G Clerc. 

Estudiante postgrado encargado: Manuel Díaz 

Requisito: Mecánica Clásica, Electrodinámica. 

Vacante: 1 estudiante. 

Los cristales líquidos son medios birrefringentes, en los cuales la propagación de la luz depende de la orientación molecular y del estado de polarización [1-3]. Esta propiedad permite introducir desfases en el campo electromagnético que dependen de la geometría del medio, conocidos en óptica como fases de Pancharatnam-Berry [4,5]. Gracias a la capacidad de controlar la orientación molecular mediante estímulos externos, los cristales líquidos son medios altamente versátiles para la generación y manipulación de fases geométricas para distintas aplicaciones [6-9]. 

En sistemas de válvulas ópticas de cristal líquido se ha observado que la luz induce la formación de fases geométricas localizadas. El objetivo de la práctica de verano será caracterizar estas soluciones bajo diferentes forzamientos lumínicos, su propagación y los efectos sobre la luz. El estudio es de naturaleza analítica, numérica y experimental. Los estudios experimentales se realizarán en el Laboratorio de Fenómenos Robustos en Óptica (LAFER) de la Universidad de Chile (LAFER, https://www.cec.uchile.cl/~lafer/). 

[1] S. Chandrasekhar, Liquid Crystals (Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1992). [2] P. G. de Gennes and J. Prost, The Physics of Liquid Crystals, 2nd ed. (Oxford Science/Clarendon, Oxford, UK, 1993). 

[3] I.-C. Khoo, Liquid Crystals, (John Wiley & Sons, 2022). 

[4] M. V. Berry, Quantal phase factors accompanying adiabatic changes, Proc. R. Soc. A 392, 45 (1984). 

[5] S. Pancharatnam, Generalized theory of interference and its applications, Proc. Indian Acad. Sci. A 44, 247 (1956). 

[6] L. Marrucci, C. Manzo, and D. Paparo, Optical spin-to-orbital angular momentum conversion in inhomogeneous anisotropic media, Phys. Rev. Lett. 96, 163905 (2006). 

[7] M. Jiang, H. Yu, X. Feng, Y. Guo, I. Chaganava, T. Turiv, O. D. Lavrentovich, and Q. Wei, Liquid crystal Pancharatnam–Berry micro-optical elements for laser beam shaping, Adv. Opt. Mater. 6, 1800961 (2018). 

[8] J.-T. Pan, B.-H. Zhu, L.-L. Ma, et al., Nonlinear geometric phase coded ferroelectric nematic fluids for nonlinear soft-matter photonics, Nat. Commun. 15, 8732 (2024). 

[9] H. Chen, H. Yun, M. Jiang, and Q.-H. Wei, Ultracompact optical microscopes made of liquid crystal Pancharatnam–Berry optical elements, J. Opt. Soc. Am. B 41, 2661 (2024).