Blazed grating

Realization of a blazed grating for active light steering

Problem Definition:

A new research area that is rapidly gaining importance, is the use of liquid crystals for the management of light distribution or collection. The main applications are situated in more efficient solid-state lighting luminaires, active daylighting and efficient solar concentrators for photovoltaic energy conversion.

The main building block for such systems is based on a component that allows the active deviation of a light beam. The most straightforward principle is based on wedge-shaped optical structures with variable refractive index. Preliminary research is presently taking place at CMST in collaboration with LCP and B-Phot (VUB). In a subsequent phase of this research we intend to use blazed gratings (structures with a sawtooth shaped cross-section) with different shape parameters and that will serve as a recipient for confining the liquid crystal material. Therefore, it is necessary to establish a technology that allows to produce in an accurate and reproducible way such structures according to arbitrarily chosen shape parameters.

Principle of light steering

Objectives:

The objective of this thesis is the development of a technology based on laser ablation with which blazed grating structures can be made with freely chosen shape parameters. Several host materials will be tried, and for each material a thorough characterization of the laser ablation process must be performed. This will result in a set of design rules that will allow a designer to start working. If the acquired results allow it, a first active test vehicle will be made with which active light steering can be demonstrated. This will imply – besides the laser ablation process – the application of a transparent conductor (ITO) and a suitable alignment layer.

Keywords:

technologisch, laserablatie, vorm-karakterisatie

Location:

Ardoyen CMST

Realisatie van een blazed grating voor actieve lichtafbuiging

Probleemstelling:

Een nieuw onderzoeksdomein dat sterk aan belang wint, behelst de aanwending van vloeibare kristallen voor het controleren van lichtdistributie of -collectie. De voornaamste toepassingen situeren zich in efficiëntere solid-state verlichtingsarmaturen, ‘active daylighting’ systemen en efficiënte zonneconcentratoren voor fotovoltaïsche generatoren.

De voornaamte bouwblok van dergelijke systemen is een component die actieve lichtafbuiging toelaat. Het meest voor de hand liggende principe is gebaseerd op wigvormige optische structuren met variabele brekingsindex. Voorbereidend onderzoek wordt momenteel uitgevoerd in CMST in samenwerking met LCP en B-Phot (VUB). In een volgende fase van dit onderzoek willen we blazed grating structuren gebruiken (structuren met een zaagtandvormige crossectie) met verschillende vormparameters en die als recipiënt zullen dienen voor het opsluiten van het vloeibaar kristalmateriaal. Daartoe is het nodig een technologie op punt te stellen waarmee we op nauwkeurige en reproduceerbare manier dergelijke structuren kunnen vervaardigen volgens zelf gekozen vormparameters.

Principe van actieve lichtafbuiging

Doelstelling:

Het doel van dit eindwerk is de ontwikkeling van een technologie gebaseerd op laserablatie waarmee blazed grating structuren kunnen gemaakt worden met vrij te kiezen vormparameters. Verscheidene gastheermaterialen zullen worden geprobeerd, en voor elk materiaal moet een grondige karakterisatie van het laserablatieproces gebeuren. Dit zal resulteren in een set van design rules waarmee een ontwerper aan de slag kan. Indien de behaalde resultaten het toelaten zal een eerste actieve test vehicle worden gerealiseerd waarmee actieve lichtafbuiging kan gedemonstreerd worden. Dit behelst naast het laserablatieproces ook nog het aanbrengen van een doorzichtige geleider (ITO) en een geschikte aligneringslaag.

Trefwoorden:

technology, laser ablation, characterisation

Locatie:

Ardoyen CMST
Comments