Полимерные системы, содержащие в боковой цепи азобензольные хромофоры (азо-полимеры), в настоящее время широко исследуются и находят применение в таких областях, как оптическая память [1], [2], [3], гибкая органическая электроника [4],[5], а также используются для визуализации распределения дальнего [6], [7] и ближнего поля [8], [9], [10]. Комбинируя углеродные наноматериалы с фотохромными молекулами, можно добиться обратимых изменений в геометрической структуре и электронных свойствах материалов [11], что возможно использовать в оптоэлектронных устройствах в качестве оптического считывания, детектора цвета, сенсоров, включая биомедицинскую визуализацию и доставку лекарств.
Освещение азо-полимерной пленки светом в области УФ / видимых длин волн, приводит к переориентации молекул азобензола [12], из-за чего на свободной поверхности полимера индуцируется молекулярное смещение, которое приводит к образованию стабильного рельефа.
Топографические особенности могут быть удалены путем нагревания полимера выше температуры стеклования [15].
Индуцируемый рельеф зависит от интенсивности падающего света и от его поляризации. Но в работах [16] и [17] показано, что на фотоиндуцированные деформации влияет так же наличие у светового пучка орбитального момента.
Целью данной работы является:
1) Моделирование поверхностных деформаций в случае освещения пленки линейно поляризованным светом, а также в случае освещения светом, прошедшим через преобразователь поляризации (полуволновая S-пластинка) с помощью программного пакета Wolfram Mathematica;
2) Анализ полученных моделей и сравнение их с предоставленными экспериментальными данными.
В данной работе исследовались деформации поверхности тонких пленок азо-полимера, вызванные воздействием лазерного излучения с различными поляризационными состояниями.
На первом этапе были изучены механизмы возникновения фотоиндуцированных деформаций поверхности азо-полимерной пленки. Были рассчитаны поверхности пленки для случая линейно поляризованного света, используя модель градиентных сил. Показано, что результаты, полученные в рамках данной модели, хорошо согласуются с экспериментальными.
Далее рассматривались лазерные пучки более высоких порядков: с радиальной и азимутальной поляризацией. Для создания данных мод использовалась полуволновая S-пластинка, действие которой может быть описано матрицей Джонса. Рассчитаны поверхностные деформации вызванные воздействием радиально и азимутально поляризованным светом. Было обнаружено несоответствие результатов моделирования с данными эксперимента, где применялась S-пластинка. Для объяснения этого эффекта было предположено, что используемый в эксперименте преобразователь поляризации придает лазерному пучку орбитальный момент. В ходе моделирования было доказано, что используемая S-пластинка создает радиально и азимутально поляризованный свет с орбитальным моментом равным 2.
Результаты данного исследования способствуют развитию современных методов дизайна и анализа поляризационных состояний лазерных пучков.
