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可调控染料掺杂液晶/聚合物微管激光器

可调控染料掺杂液晶/聚合物微管激光器

引用

作者：陈茂洲天津大学

学位级别：硕士

液晶/聚合物有机激光器具有易制备、成本低、可调控等诸多的优势,近些年来广泛受到人们的关注,其在光子集成、信息传输、显示照明等多个领域都有着广泛的应用前景。有机激光器中的激光染料在吸收泵浦光能量后会产生荧光,荧光在液晶/聚... 详细信息

液晶/聚合物有机激光器具有易制备、成本低、可调控等诸多的优势,近些年来广泛受到人们的关注,其在光子集成、信息传输、显示照明等多个领域都有着广泛的应用前景。有机激光器中的激光染料在吸收泵浦光能量后会产生荧光,荧光在液晶/聚合物材料中经过不断反馈增益,最终可以实现激光的输出。由于液晶分子在外场作用下发生重定向作用,其光学特性将发生改变,液晶/聚合物激光器因而具有可调控性;其激光出射特性可以通过电场、温度、光辐照等外部刺激对其进行调控。目前液晶/聚合物激光器多制备在平板液晶盒中,这种器件是平面结构,在实际应用中,不利于器件的小型化和集成。因此,近年来,液晶激光器的小型化和集成化成为研究的一个重点,这就要求在不同的几何结构中制备液晶激光器以方便器件的集成。本文中,主要研究液晶/聚合物激光器二维毛细微管结构中的制备,并详细分析在圆柱结构中的液晶激光器的输出特性,并进一步分析了调控过程中的原理与机制。首先研究了染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器的光调控特性。光调控功能主要通过在微管激光器中掺杂偶氮染料来实现。实验结果表明当紫外光辐照强度增加时,随机激光的出射强度会随之减弱,激光出射峰数目也会减少。在光调控过程中,紫外光的偏振方向与随机激光的偏振方向也是非相关的。同时,实验还排除了紫外调控光以及泵浦激光的热效应在调控过程中的影响。进一步研究了染料掺杂全息聚合物分散液晶微管激光器的光调控和热调控特性。在调控过程中,随着外部条件的变化,激光的出射强度及中心波长都会随之发生改变。当温度从23℃升至50℃时,激光出射强度会减小,出射激光的中心波长也蓝移了8.60 nm。在光调控过程中,当紫外辐照强度达到200 mW/cm时,激光出射强度减弱,其中心波长产生了大约2 nm的蓝移。最后,详细讨论了微管出射激光特征随泵浦光强度改变的内在机制。最后,还研究了银和氧化锌纳米颗粒对染料掺杂聚合物稳定液晶微管激光器的影响。实验结果表明,与氧化锌纳米颗粒相比,适量的银纳米颗粒可以更好地提升随机激光出射特征。本文的研究将有助于提升液晶/聚合物微管激光器的性能,并为其更为广泛的应用奠定实验基础。

关键词：液晶聚合物有机激光可调谐性毛细微管

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