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.     

基于全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的波长调谐特性研究

首先制备了不同周期的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅并进行激光抽运实验, 得到了激光器的调谐曲线,确定了激光器在574 nm到685 nm的谱带里均可以实现激光输出, 即激光器具有110 nm左右的可调谐范围. 之后, 通过温控仪控制样品的温度, 对周期为610 nm的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅进行激光抽运, 探测不同温度下的输出激光光谱, 观察到随着温度由20℃升高到65℃, 激光器的中心波长由627.9 nm减小到623 nm, 产生了4.9 nm的波长蓝移.     

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     

染料掺杂聚合物光纤的荧光及其光谱下转换性质

为了拓展染料掺杂聚合物光纤的应用范围,利用甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体合成了掺有Coumarin540和Rhodamine 6G两种激光染料的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物玻璃棒,并将其拉制成直径约1 000μm的聚合物光纤。以市售LED灯为光源,在侧向照明和前端照明两种条件下分别研究了染料掺杂的聚合物光纤中染料的荧光、荧光传输损耗以及光纤的光谱下转换等性质。两种染料的Stokes波长红移幅度分别达到70 nm和50 nm。在掺杂浓度分别为0.01 mg/g和0.04 mg/g时,侧向照明条件下测得两种光纤分别对520nm和577 nm的荧光的传输损耗为0.336 cm-1和0.343 cm-1。在前端照明条件下,在光纤输出端获得了较高下转换效率的光谱输出,其转换效率与染料掺杂浓度和光纤长度有关。这种染料掺杂的聚合物光纤有可能与石英玻璃光纤耦合,对其所传输的光进行光谱下转换的光频调控以更好地满足不同的应用需求。     

染料掺杂液晶激光器的光谱特性研究

首先从理论上计算出了染料(DCM)掺杂液晶激光器的泵浦阈值能量为9.2×10-7 J,从而选定了最适合的泵浦光源,并在此基础上设计了相应的泵浦光路。通过检测输出激光的光强和波长,从光栅周期、外加电场两个方面着手对激光器的输出光谱进行了特性研究,结果表明,通过改变光栅周期就可以实现出射激光波长在100 nm范围内(585～685 nm)的调谐,符合理论计算值。与此同时,通过施加外加电场也可以实现出射波长的调谐,虽然调谐范围较小,但是也实现了输出激光强度的调谐,强度调谐幅度高达90.2%。染料掺杂液晶激光器的波长和光强双向可调谐特性,大大拓展了其在全光网络通信的应用前景。但是,当电场从0 V·μm-1增加到20 V·μm-1时,出射激光的线宽也从0.4 nm增加到了1.5 nm,在激光器的可调谐应用中也应注意线宽的变化。     

基于体光栅的被动锁模可调谐线型腔掺镱光纤激光器

搭建了基于反射型体光栅和半导体可饱和吸收镜的线型腔全正色散掺镱光纤激光器,室温下实现了稳定的波长可连续调谐的连续被动锁模脉冲输出.重复频率16.42 MHz,锁模脉冲中心波长1030 nm时,脉冲光潜带宽0.32 nm,最大平均输出功率10.2 mW,单脉冲能量0.63 nJ.转动体光栅角度,利用其分光谱和选波长的特性,可使锁模脉冲的中心波长在约1011.9一1050.6 nm的范围内调谐,调谐范围约38.7 nm.实验中亦可观察到调Q锁模、二次谐波锁模、双波长和三波长输出现象.输出单波长锁模脉冲时,由于其波长可调谐的特性,该激光器可用作波分复用/光时分复用通信系统的光源和光学相干层析的调谐光源.     

基于荧光强度比值法可用于现场测量的低成本聚合物光纤温度传感器

基于荧光强度比值法,设计了一种使用两种荧光染料的光纤温度传感器.实验中,罗丹明B和罗丹明110分别为对温度敏感和对温度不敏感的荧光传感物质,利用聚合物光纤来传导激发光及接收荧光.由于两种染料的荧光谱峰相距60 nm,因此容易将二者对应的荧光谱分开.通过确定能代表两种染料的最优荧光光谱范围,获得具有良好线性度的温度-荧光强度标定曲线.实验研究了不同浓度的荧光染料对标定曲线的影响,当染料浓度为0.3 g/L时,可获得0.28℃的最小均方误差及0.0128/℃的灵敏度.此外,该传感器还具备一定的抗光源扰动和抗荧光染料漂白的能力.     

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.     

宽范围可调谐内腔液晶垂直腔面发射激光器设计与研究

为增加可调谐激光器的波长调谐范围,提高系统的可靠性和稳定性,基于液晶的电控双折射特性,设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理,利用传输矩阵法进一步计算整个器件下不同液晶层厚度所对应的反射谱,得出不同液晶厚度和折射率下激光器的激射波长。结果表明,液晶可调谐激光器单偏振波长调谐范围达到31 nm,调谐效率大于10 nm/V。     

基于光纤光栅的可调谐半导体激光器

本文利用光纤光栅(FBG)形成外腔反馈及F-P半导体激光器的多模特性,得到波长稳定、可调谐的半导体激光光源,系统研究了不同反馈比率对激光器光谱特性的影响.通过向FBG施加轴向拉力和压力可实现10nm的波长调谐,得到一系列波长间隔0.94nm的激光输出,边模抑制比达35dB,光谱线宽小于0.2nm.     

微流芯片中消逝波激励的荧光辐射特性研究

将石英裸光纤植入聚二甲基硅氧烷基片的微流道中,采用沿光纤轴向光抽运、消逝场激励染料分子的方式,在基片微流道中获得均匀的荧光辐射.实验发现,荧光辐射的强度随光纤轴向距离的增加而衰减,光纤包层溶液折射率越大,荧光沿光纤轴向的衰减越突出;包层溶液中染料浓度越大,荧光沿光纤轴向的衰减也越突出;通过选择适当的包层溶液折射率以及染料浓度可以获得沿光纤轴向接近均匀的荧光辐射.用消逝波激励荧光的辐射理论计算了荧光光强沿光纤轴向的变化,计算结果与实验符合较好.在此基础上,设计并制作了一种具有三个通道的聚二甲基硅氧烷基片,通过在三个微流道中分别注入染料浓度均为0.1 mmol的罗丹明640、罗丹明B及罗丹明6 G的乙醇染料溶液,采用沿光纤轴向消逝波光激励方式,在一块聚二甲基硅氧烷基片上同时实现了三个不同波段的荧光辐射.     

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.     

Continuous wave stimulated Raman scattering of benzene by fluorescence enhancement in hollow fused silica fiber

We present continuous wave stimulated Raman scattering (SRS) of benzene (C₆H₆) influenced by the fluorescent dye m‐cresol purple in a hollow fused silica fiber (HFSF). Because of the transmission loss of the HFSF filled with C₆H₆, the SRS occurs when the Stokes gain equals the transmission loss, with the loss taken at the Stokes wavelength. The 992 cm⁻¹ stimulated Stokes line has been obtained at the pump wavelength 658 nm, which cannot be obtained at 532 nm because the Stokes wavelength (562 nm) does not locate in the transmission loss. Also, the pump power is 35 mW with m‐cresol purple which is much lower than 800 mW without the dye. The profile of the 992 cm⁻¹ stimulated Stokes is changed, and the weak shoulders of the profile are amplified by fluorescence. These results are expected to be of relevance in applications on the tunable Raman laser at new wavelengths. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

用于靶丸装配的胶黏剂荧光性能及相容性研究

为充气靶丸的精密装配提供有效的胶斑定位检测方法,研究了具有荧光特性的环氧胶黏剂,通过环氧胶黏剂与香豆素和JS-064荧光染料的相容性及荧光性的研究,探索其适用于靶丸装配和检测的添加工艺。分别测定了入射波长和适用于工艺的激发波长,研究了荧光强度与香豆素浓度的关系以及固化剂对荧光强度的影响。并确定了无水乙醇减小表面张力的工艺方法。结果表明:香豆素的激发波长为274nm,入射波长为519nm;荧光染料的激发波长为435nm,适用于胶斑定位检测的激发波长为365nm;香豆素能很好地溶于固化剂176中,有淡蓝色荧光,而荧光染料均匀分散于胶黏体系,且荧光性能良好。     

Design of tunable wavelength microcavity organic electroluminescent diode with liquid crystal

A novel designed method for tunable wavelength microcavity organic electroluminescent diode (MOLED) based on the birefringence of liquid crystal was presented. By modulated the refractive index of liquid crystal, the device could radiate with different wavelength continuously. The simulated result showed that the tunable range could reach to 60 nm and the full width of half maximum is 5.5 nm. The device could be applied to wavelength converter and tunable light source.     

Cochleate-Doped Liquid Crystal as Switchable Metamaterial Window Mediated by Molecular Orientation Modified Aggregation

A diversity of fascinating hollow and porous micro and nanoparticles are being developed for drug delivery purposes; however, their applications in other systems are barely touched. When filled by an active material, they form a tunable photonic metamaterial. Here, a small concentration of organic hollow cylinders called cochleates embedded into liquid crystals (LCs) is demonstrated to form a new switchable composite to control light scattering with voltage and temperature. The biocompatible cochleates, which are hollow, tube-like, and hydrophilic in nature, can trap the liquid crystal molecules thus altering the system behavior. A switching device as thin as 6 µm with 12 wt% cochleates concentration is shown to be adequate to reveal a switchable privacy window. Possible molecular arrangement of the liquid crystal within the cochleate particles is suggested, and unexpected increase of the scattering with temperature depending on the applied voltage is observed as a result of change in the cochleate aggregation depending on the LC molecule orientation.