Жидкокристаллические материалы обладают хорошими модуляционными характеристиками в микроволновом диапазоне и имеют огромный потенциал применения в области микроволновых настраиваемых устройств. В данной статье предложен сенсор на основе резонанса искусственных локальных поверхностных плазмонов для измерения диэлектрической проницаемости жидкокристаллических материалов в микроволновом диапазоне. За счет проектирования структуры кольцевого резонатора формируется узкополосный резонанс локальных поверхностных плазмонов в диапазоне частот ниже 6 ГГц. Применение внешнего электрического поля на жидкий кристалл позволяет управлять его диэлектрической проницаемостью. Путём подгонки положения резонансной частоты можно получить значение диэлектрической проницаемости, что позволяет измерять диэлектрическую проницаемость жидкокристаллических материалов в микроволновом диапазоне. Исследовано влияние толщины различных слоёв жидких кристаллов и разных значений диэлектрической проницаемости на частоты резонанса искусственных локальных поверхностных плазмонов. При увеличении толщины слоя жидкого кристалла или уменьшении диэлектрической проницаемости резонансные частоты f₁ и f₂ постепенно увеличиваются. Когда толщина слоя жидкого кристалла равна или превышает 0.5 мм, резонансные частоты f₁ и f₂ проявляют хорошую линейность по отношению к изменению диэлектрической проницаемости и обладают высокой чувствительностью (>400 МГц/Δε), что значительно превосходит другие типы сенсоров диэлектрической проницаемости, описанные в литературе. Кроме того, конструкция этого сенсора позволяет применять электрическое поле сверху и снизу слоя жидкого кристалла, что обеспечивает возможность измерения диэлектрической проницаемости жидкокристаллических материалов под воздействием различных внешних электрических полей, что имеет потенциал применения в области исследований микроволновых свойств жидких кристаллов.

жидкий кристалл; микроволновая диэлектрическая проницаемость; сенсор; искусственные локальные поверхностные плазмоны