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.     

基于全息聚合物分散液晶的有机二维光子晶体激光器的研究

采用一次性曝光光路制备了基于全息聚合物分散液晶的亚微米周期染料掺杂二维光子晶体,晶格常数为582nm.选取4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃作为激光染料,利用输出波长为532nm的Nd:YAG倍频脉冲激光器作为抽运光源对染料掺杂二维光子晶体进行抽运,得到了中心波长为627.4nm的窄线宽、低阈值的输出激光,激光线宽为0.4nm,阈值能量约为22.7 μJ.与目前国外的报道相比,激光线宽和阈值能量都有了很大幅度的降低.将其与基于一维光栅的分布反馈式激光器相比,线宽从1.4 关键词： 全息聚合物分散液晶 二维光子晶体激光器 带隙结构 阈值能量     

基于透射式液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的研究

本文研究了染料掺杂透射式液晶/聚合物光栅的制备以及基于透射式液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的激光特性.实验选取DCM作为激光染料,制备了周期为586 nm的掺杂DCM的透射式液晶/聚合物光栅;使用532 nm输出的Nd ∶YAG倍频脉冲激光器作为抽运光源对染料掺杂液晶/聚合物光栅进行侧面抽运,得到了中心波长为603 nm的窄线宽、低阈值激光输出.激光线宽为1.4 nm、阈值能量约为17.3 μJ,与之前国外的报道相比,阈值能量有了很大幅度的降低. 关键词： 液晶/聚合物光栅 分布反馈式激光器 阈值 线宽     

全息液晶/聚合物透射光栅光学各向异性的研究

基于聚合物支撑(polymer scaffolding)形貌的全息液晶/聚合物透射光栅, 系统研究了光栅的光学各向异性. 在这种形貌的光栅内, 液晶不是以液滴的形态存在于富液晶区, 据此建立了相应光栅的简化模型, 然后在各向异性耦合波理论框架下研究了光栅的衍射特性. 详尽的衍射效率实验值和计算值比较, 很好解释了液晶/聚合物光栅的光学各向异性, 也证实了液晶分子大致沿着光栅矢量排列.     

适用于高空间频率透射式全息聚合物分散液晶光栅的材料研究

提出了适用于空间频率为3000 lp/mm的透射式全息聚合物分散液晶(HF-THPDLC)光栅的材料体系,并在反应动力学方面进行了深入的分析.为了能够得到高衍射效率并具有良好表面形貌的HF-THPDLC 光栅,首先确定了体系的平均官能度,使得预聚单体和液晶的扩散时间、液晶的成核时间以及于聚合物的凝胶时间达到最佳匹配状态...     

单体结构对全息聚合物分散液晶光栅稳定性的影响

使用3种不同化学结构的单体材料制备了全息聚合物分散液晶光栅,并从光栅形貌、衍射能力、驱动特性、聚合物热稳定性4个方面评价了光栅的热稳定性.研究发现,含有刚性结构单体材料体系的光栅形貌、衍射能力等方面在200℃的温度下没有明显变化.表明光栅的热稳定性与单体材料的化学结构密切相关,单体材料中含有刚性结构有助于光栅热稳定性的提高.利用热重分析(TGA)对光栅中聚合物材料热分解温度进行了测定,并结合Freeman-Carroll微商法计算出了上述聚合物的分解活化能和分解反应级数.结果发现,含有刚性结构的聚合物材料的热分解温度、分解活化能和分解反应级数都高于柔性链结构材料,进一步验证了材料体系中刚性结构的添加有助于提高光栅的热稳定性.     

Kinetics investigations for holographic Bragg gratingbased on polymer dispersed liquid crystal

This paper investigates the monomer kinetics of polymer dispersed liquid crystal (PDLC) grating. Fourier transform infrared (FTIR) spectra are used in the studies of photoreaction kinetics. The results indicate that there is a relative stable stage arises after a very short initial stage. Based on FTIR studies, the monomer diffusion equation is deduced and necessary numerical simulations are carried out to analyse the monomer conversion which is an important point to improve phase separation structure of PDLC grating. Some simulation results have a good agreement with experimental data. In addition, the effects induced by monomer diffusion constant $D$ and diffusion--polymerization-ratio rate $R$ are discussed. Results show that monomer conversion can be improved by increasing value of $D$. Besides, a good equilibrium state ($R=1$) is more beneficial to the diffusion of monomer which is important in the process of phase separation.     

基于低散射和高增益全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器

利用低官能度的丙烯酸酯单体进行全息液晶/聚合物光栅的制备, 获得了具有聚合物支撑形貌的光栅结构. 由于这种光栅内部不存在液晶微滴, 当作为分布反馈式激光器的谐振腔时, 可以有效降低光栅内部的散射损失(<4%), 降低激光腔损耗. 此外, 选用的高折射率单体提升了光栅的折射率调制量, 增强了光栅的反馈增益. 在以上两种因素的共同作用下, 采用染料DCM为激光工作物质, 以532 nm的Nd:YAG脉冲激光器作为抽运光源, 最终获得了中心波长为635 nm, 转化效率为1.2%的高性能激光, 在以阈值能量0.8 μJ/pulse抽运下获得激光线宽0.3 nm, 较之国内外同类激光器的报道, 在阈值、线宽、转化效率三方面均有不同程度提升.     

表面活性剂含量对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

研究了含表面活性剂Actyflon-G04的全息聚合物分散液晶透射光栅的表面形貌和电光特性,通过理论分析得出驱动电压和膜的锚定能及表面自由能的关系.实验结果表明,在Actyflon-G04含量为4wt%-8wt%时光栅相分离程度高,相界面平滑,聚合物层的致密度增加.光栅的衍射效率达到96%,接近理想值.实现了在提高光栅衍射效率的同时降低驱动电压,使光栅的电光特性得到改善.