Efectos hidrodinámicos y de anclaje en la propagación de campos ópticos en guías de ondas con cristal líquido nemático.

Abstract

Los cristales líquidos son medios anisotrópicos e inhomogéneos que se caracterizan por poseer un eje óptico y es gracias a éste que adquieren propiedades ópticas especiales que los distingue de la fase sólida y la líquida isotrópica. En trabajos anteriores se han hecho estudios teóricos de cristal líquido confinado en un capilar con condiciones de anclaje fuerte y escapada radial; siguiendo estos resultados surge este trabajo al estudiar el mismo sistema, pero ahora con condiciones de anclaje débil. Es importante mencionar que el material considerado fue el SCB; éste se escogió debido a que es cristal líquido neumático a temperatura ambiente (22.5ºC - 35ºC) y en la práctica puede resultar cómodo trabajar con él. El trabajo realizado en esta tesis es presentado por etapas en donde cada una de ellas ocupa uno de los cuatro capítulos y la etapa anterior es la antesala de la siguiente, siendo el cuarto capítulo la esencia del trabajo. El primer capítulo habla sobre las generalidades de los cristales líquidos, comenzando por la historia, continuando con el análisis de sus componentes estructurales, seguido de la clasificación y las propiedades de cada una de las distintas mesofases, para finalizar con la descripción de una teoría microscópica para estos interesantes materiales. En el segundo capítulo se estudia el confinamiento de estos materiales dentro de un capilar cilíndrico (-10µm diámetro) de material dieléctrico. El sistema es estacionario, considerándose como condiciones iniciales escapada radial y como condiciones de frontera el anclaje fuerte o débil, llevándonos esto a un estudio analítico y cuantitativo de las configuraciones para el ángulo de anclaje final con la pared del contenedor. En el tercer capítulo el sistema es similar al tratado en el capítulo dos, pero la diferencia se basa principalmente en que ahora se aplica un gradiente de presión en los extremos del capilar con el fin de que el material fluya, convirtiéndose en un sistema dinámico. De igual manera se obtienen las configuraciones para el ángulo de anclaje además los perfiles de velocidad que dependen directamente de este ángulo. Se calculan de manera explícita las configuraciones para el caso de anclaje fuerte con el fin de hacer comparaciones pues este tipo de anclaje es un caso particular del caso anclaje débil en el que el ángulo puede variar indistintamente. En el capítulo 4, además de lo expuesto en los capítulos anteriores, se hace pasar a través del capilar campos ópticos con el fin de estudiar la propagación de éstos en el material. Se encuentran los modos TE y TM para guías de ondas rectangulares y cilíndricas conductoras huecas y para guías de ondas no conductoras en cuyo interior se encuentra un cristal líquido neumático para finalmente encontrar las configuraciones que nos llevarán a determinar cuáles son los efectos que se producen sobre estos campos debidos a este material.