染料掺杂聚合物分散胆甾相液晶薄膜激光特性研究

采用激光染料DCM、向列相液晶TEB30A、手性剂S-811、聚乙烯醇(PVA), 通过微胶囊法制备了聚合物分散胆甾相液晶薄膜, 测量激光辐射谱, 研究了其激光辐射机理和温度调谐特性. 利用正交偏光显微镜观察器件织构, 看到液晶微滴分散均匀, 尺寸较大, 约为80 μm, 并且微滴中液晶分子呈现平面态排列织构. 以532 nm的Nd:YAG固体激光器作为抽运源, 测得在634.5 nm和680.2 nm波长处出现了尖锐的激光辐射峰, 线宽分别约为0.25 nm, 0.29 nm. 并与染料掺杂胆甾相液晶激光器件进行比较. 升高器件温度, 其输出激光波长蓝移, 获得666.7 nm至643.9 nm共22.8 nm的调谐范围. 由实验结果分析得出, 激光辐射机理为光子禁带末端激光, 出射波长分别对应光子禁带的两个边沿.     

电场作用下染料掺杂手性向列相液晶器件激光辐射谱研究

研究了电场作用下染料掺杂手性向列相液晶器件激光辐射谱。设计了两种电极结构,分别对正性和负性液晶器件施加横向和纵向电场,采用532 nm的Nd∶YAG脉冲固体激光器泵浦样品。对正性液晶器件施加电场,在 630～660 nm范围获得多波长的激光输出。对负性液晶激光器件施加电场,获得调谐范围为18.5 nm的激光输出。由器件织构和光子禁带的变化,进行了深入的分析。正性液晶器件,在电场力矩与扭曲力矩相互竞争过程中,引起液晶的流动,光子禁带上下浮动,因此不仅在禁带边沿,禁带内也出现激光辐射。而负性液晶器件随着电场强度增大,液晶螺距收缩,禁带蓝移,输出激光波长从681.0 nm蓝移到662.5 nm,出射激光波长为光子禁带边沿处。负性液晶器件在电场作用下的稳定性较好。     

梳状电极胆甾相液晶激光器的激光辐射谱

设计制作了梳状电极染料掺杂胆甾相液晶激光器件,研究了外加电压下的激光辐射谱。器件的下基板ITO电极刻蚀成梳状条形电极,电极宽度约2 mm,相邻电极间距分别约为1,3,5 mm。上基板无ITO电极。上下基板取向膜平行摩擦取向处理,使胆甾相液晶平面态排列。以532 nm的Nd∶YAG激光器作为泵浦光源,测量器件激光辐射谱。改变外加电压0~100 V,3个区域均出现了多模输出。在1 mm电极间距区域,可获得633.65~621.52 nm（12 nm）和683.15~664.35 nm（18 nm）的可调谐波长范围;在电极间距3,5 mm区域,辐射激光波长变化微小。在外加电压作用下,液晶分子均匀的螺旋周期排列受到扰动,液晶分子层螺旋轴倾斜,各个液晶畴的螺旋轴取向不一致,使有效螺距值缩短并有所浮动,引起出射激光波长蓝移和多模输出。利用光子态密度理论数值模拟了激光辐射谱。当有效螺距为倾斜角的函数时,随着倾斜角增大出射激光波长蓝移。     

胆甾相液晶激光器的调谐特性研究

基于胆甾相液晶螺距及折射率随温度与电场变化的特性, 研究了温度与电场对液晶染料可调谐激光器发射特性的影响. 首先探讨了手性剂浓度、温度与液晶螺距的关系, 制作了液晶染料可调谐激光器, 在温度23–35℃变化时, 其发射波长调谐范围为618.90–594.76 nm, 达到24.14 nm, 在电压0–9 V 变化时, 其发射波长调谐范围为617.40–608.11 nm, 共9.29 nm. 关键词： 可调谐激光器 胆甾相液晶 激光染料     

复合周期的介质-液晶光子晶体研究

本文研究了掺入各向同性周期性介质层缺陷的一维复合周期胆甾型液晶光子晶体的禁带特性.发现同一般的胆甾型液晶不同,复合介质-液晶周期结构对左旋偏振入射光和右旋入射光都会出现共同禁带.当各向同性介质层占一个周期的厚度比例越小,左旋偏振光的禁带效应逐渐消失,而右旋偏振光的禁带则逐渐合并变大;且各向同性介质的折射率越大,则两种偏振光的禁带效应越明显,更容易出现共同禁带;通过调整厚度比,可以在可见光范围内出现对应红、绿、蓝色波长的禁带,从而可以用于液晶显示的反射式彩色滤光片. 关键词： 胆甾型液晶 光子晶体 禁带 缺陷     

SU-8光栅结构中的液晶激光特性

设计制作了SU-8光栅结构的染料掺杂手性向列相液晶激光器件,在器件正面和侧面均实现了随机激光辐射。将激光染料PM597、手性剂S-811、向列性液晶TEB30A按一定比例均匀混合,注入反平行摩擦处理的液晶盒中,器件的下基板通过光掩模法刻蚀出周期为15μm的光栅。利用532 nm的Nd∶YAG固体脉冲激光器作为泵浦源,器件的侧面既在580~590 nm范围内出现了多个离散分立的随机激光辐射峰,FWHM约0.19 nm,又在579~585 nm范围内出现独立的两个激光辐射峰,FWHM约0.19 nm;在器件正面获得了584~590 nm范围的随机激光辐射谱,FWHM约0.17 nm。加热器件至61℃,液晶相变为各向同性态,器件侧面仍出现了波长约590.60 nm、FWHM约0.24 nm的激光辐射峰。分析得出,液晶盒中引入SU-8光栅结构后,光子同时在液晶分子间多重散射和SU-8光栅中布拉格反射获得反馈放大,两种机制相辅相成。器件侧面出现的独立激光辐射峰主要由SU-8光栅布拉格反射提供反馈放大形成,而器件侧面和正面的随机激光辐射峰主要由液晶分子间多重散射提供反馈放大形成。     

向列相液晶染料可调谐激光器的研究

对向列相液晶染料的可调谐激光器进行了光学特性研究. 以650 nm为中 心波长设计了SiO₂和TiO₂多层膜的一维光子晶体, 以激光染料与向列相液晶的混合物作为增益介质层, 制备了波长可调谐激光器.用Nd: YAG倍频脉冲激光器输出的532 nm激光抽运所制备的激光器样品得出如下光学特性: 激光发射波长随温度调谐范围为605.5---639.8 nm, 达到34.3 nm, 随电压调谐范围为634.5---619.5 nm, 达到15 nm. 发射激光每脉冲的阈值能量为12.3 μJ, 激光线宽小于1 nm.     

染料掺杂液晶填充毛细管的激光发射特性研究

本文提出利用染料掺杂液晶填充PI光控取向膜毛细管获得可调谐激光.采用532 nm YAG倍频脉冲激光器抽运,实验及理论研究了有聚酰亚胺(PI)取向膜和无PI取向膜毛细管的激光发射特性,对比分析了两种情形的激光产生阈值以及随温度变化的特性.结果表明:经PI光控取向处理的染料掺杂胆甾相液晶毛细管的激光发射模式具有分布反馈模式和回音壁模式,同时,激光产生阈值为4.5 m J·mm~(-2);发现当温度升高时,发射光谱发生"蓝移",中心波长调谐范围为5.9 nm,温度升高到43℃时,形成质量非常好的回音壁模式,其自由光谱范围为1.05 nm.经PI光控取向处理的染料掺杂向列相液晶激光发射模式为随机激光,并且较无PI取向时激光发射峰减少.     

横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响

阐述一种理论模型,讨论共面转换（IPS）模式下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及扭曲角的影响．利用琼斯矩阵法计算了光正入射情况下未加电场时胆甾相液晶的反射谱．在上述模型基础上,计算了施加电场后胆甾相液晶的反射峰值波长以及反射带宽随场强的变化关系．探讨了忽略锚定与强锚定两种边界条件下横向电场对平面织构胆甾相液晶螺距及反射特性的影响．所得结论在理论上证实：共面转换模式下电场可以调谐胆甾相液晶的反射光颜色,从而为基于电控螺距原理的胆甾相液晶反射式彩色显示方案提供了理论上的依据． 关键词： 胆甾相液晶 电控螺距 共面转换 琼斯矩阵法     

一维液晶光子晶体透射谱的研究

一维液晶光子晶体在光滤波器、低阈值激光器和光开关等领域有着很好的应用前景。研究了一维液晶光子晶体的透射谱,电压范围在0～10V内,光谱调谐范围约为50nm,透射峰半高宽为18nm,禁带宽度近400nm。进一步提出了非偏振光型液晶光子晶体,设计了相互垂直0°扭曲取向的双液晶层一维液晶光子晶体器件。双液晶层起到了对各向偏振光光程的补偿作用,使得禁带中的两个透射峰合并为一个透射峰,加强了光强度,增强了滤波性能。     

Peculiarities of radiation of a stack of cholesteric liquid crystal and isotropic medium layers

Peculiarities of radiation of a stack of cholesteric liquid crystal and isotropic medium layers are considered. The problem is solved by Ambartsumian’s layer addition modified method. Peculiarities of the reflection spectra and the spectra of photonic density of states are studied. It is shown that the system can be used in laser technique for constructing low-threshold lasers, which are tunable in a wide band of the radiation wavelength.     

Ultraviolet lasing in cholesteric liquid crystals

We report the observation of stimulated emission and mirrorless lasing in pure cholesteric liquid crystals. The lasing action is attributed to the combination of the fluorescence and the distributed feedback that are due to the inherent periodic structure of the liquid crystal. If the reflection band matches the intrinsic emission of the cholesteric liquid crystal, the crystal becomes a natural laser material, which will self-lase, without any optical elements or the addition of dyes, under picosecond excitation at 355 nm. Samples have been made to lase at different wavelengths in the near UV by shifting of the edge of the reflection band in the range of 385-405 nm. Typical linewidths observed are of the order of 0.5 nm.     

胆甾相液晶温控旋光色散特性的研究

胆甾相液晶的螺距易受温度和电压的影响,螺距变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性发生相应的变化。实验证明:温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响与所对应的波长范围有关,在不同的波长范围内,温度对其旋光色散特性的影响规律不同;温度对胆甾相液晶旋光色散特性的影响还与所测试的波长离该温度下选择反射波带的远近有关,离选择反射波带越近,温度对其旋光色散特性的影响越大。实验表明:温度变化时,胆甾相液晶的旋光色散特性的变化是偏振透射谱移动的一个重要原因。     

液晶电控调谐滤波器的研究

理论分析了液晶调谐滤波器的调谐原理,利用岛津UV-23101分光光度计,通过对BL-009型向列相液晶透射比的测试,分析了可见光波段液晶透射比随电场的变化情况,作出了入射光波长从400~800 nm时液晶透射比随电压变化的关系曲线,并就氩离子激光器两条谱线488 nm和514.5 nm进行了提取.     

Optical filter with tunable wavelength and bandwidth based on cholesteric liquid crystals

An optical filter with tunable wavelength and bandwidth has been demonstrated using two cholesteric liquid crystals configured in a reflection mode, in which the incident light is first reflected by one cholesteric liquid crystal and then by the other one. The central wavelength can be tuned from 527 nm to 574 nm and the bandwidth can be changed from 10 nm to 80 nm. It has potential applications in many fields, especially in optical communications and multispectral and hyperspectral imaging systems.     

Refractive indices of the nematic mixture E7 at 1550 nm

We give a measurement of the refractive indices of the nematic liquid crystal E7 at a wavelength of 1550 nm as a function of temperature. This particular wavelength has been chosen because it is very important in telecommunications. The measurements have been performed by means of a refractometric method, using a wedge shaped liquid crystal cell.