لقد تطورت السوائل الكريستالية السائلة بفضل خصائصها الفيزيائية الفريدة لتصبح نوعًا مهمًا من أجهزة التحكم البصرية، وتعتبر السوائل الكريستالية الملونة بالصبغات (Dye-Doped Liquid Crystal، DDLC) إحدى المسارات التقنية المهمة لتحقيق التحكم الكهربائي في شدة الضوء. في مواجهة مشكلة نقص العلاقة النظرية الكمية بين التأثير الدوراني للضوء وتآثر الامتصاص المجهري للصبغة في الأجهزة السائلة الكريستالية عالية الالتواء (Twisted Nematic، TN)، قام هذا البحث ببناء نموذج نظري لمصفوفة جونز المعقدة لنوع TN المحتوي على خسائر الامتصاص، ووضع صيغة تحليلية لنفاذية الحالة المظلمة لهياكل التعتيم ذات طبقة TN مع قطعة بولارية (TN+P)، مع دراسة نظامية لتأثير زاوية الالتواء وسمك صندوق السائل الكريستالي ومعامل امتصاص الصبغة والانكسار المزدوج على أداء الجهاز البصري. باستخدام الصبغة الإيجابية التجارية كأساس، وبالاعتماد على محاكاة بصرية متعددة الأبعاد Techwiz LCD 1D وتجارب تصنيع العينات، تم إتمام التحقق النظري والمحاكاة والتجربة بشكل متكامل. أظهرت النتائج النظرية أن بنية السائل الكريستالي الملتوية تغير تطور استقطاب الضوء على طول مسار الضوء، مما يضر بظروف الامتصاص الكفء للصبغة ويتسبب في تسرب الضوء في الحالة المظلمة؛ بينما المواد ذات الانكسار المزدوج العالي تعزز التأثير الدوراني للضوء وتزيد من كفاءة الامتصاص الضوئي. تؤكد نتائج المحاكاة والاختلاف في التباين أن إدخال زاوية الالتواء يزيد من نفاذية الحالة المظلمة ويخفض أداء الجهاز. تم تصنيع عينات بسمك صندوق 5 ميكرومتر و8 ميكرومتر و10 ميكرومتر وزاوية التواء من 0° إلى 360°، وأظهرت النتائج العملية أن سمك 10 ميكرومتر وزاوية التواء 0° تحقق أدنى نفاذية للحالة المظلمة (1.03%) وأفضل أداء في حجْب الضوء؛ كما كان زمن استجابة جهاز 8 ميكرومتر أقل من 50 مللي ثانية، وهيكل 90° يستفيد من استعادة المرونة التلوّية لأبطأ انحدار. يعمل هذا البحث على تحسين نظام التحليل الكمي البصري للسائل الكريستالي الملون بالصبغات عالي الالتواء ويوفر أساسًا نظريًا وتجريبيًا كاملاً لتصميم هياكل النوافذ الذكية ذات السطوع القابل للتحكم كهربائيًّا والصمامات الضوئية.

سائل كريستالي ملون بالصبغة;هيكل TN;مصفوفة جونز المعقدة;تحكم النفاذية;محاكاة بصرية