基于聚合物支撑形貌液晶/聚合物光栅的低阈值分布反馈式激光器

利用低光强曝光进行全息液晶/聚合物光栅(HPDLC)的制备,获得了内部无液晶微滴具有聚合物支撑形貌的低散射透射光栅结构.分别研究了染料PM567,DCM,DCJTI的放大的自发辐射(ASE)阈值及相对出射光强等性质,得到三种染料中DCJIT的ASE阈值最低,相对出射光强最高,表明DCJTI更适于制备低阈值、高转化效率激光器.分别采用这三种染料制备基于聚合物支撑形貌光栅的分布反馈式激光器,通过改变光栅周期得到不同出射波长的激光.其中,以DCJTI为工作物质,得到中心波长为648 nm,阈值为0.65μJ/pulse,转化效率为1.6%,线宽为0.3 nm的高性能激光.与国内外同类激光器相比,在阈值、转化效率、线宽三个方面均有不同程度的提高.     

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.     

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.     

基于液晶/聚合物光栅的高转化效率有机半导体激光器

采用有机半导体发光材料聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]作为增益介质,低官能度光敏单体制备的液晶/聚合物光栅作为外部反馈谐振腔,制备出参数可独立控制的分离式结构的有机半导体激光器.液晶/聚合物光栅中液晶分子的取向影响光栅折射率调制量,从而影响光栅的反馈能力,最终影响激光器出射激光的性能.通过研究发现决定液晶分子取向的主要有两种与光栅周期有关的作用力,利用这一原理制备不同周期的光栅,光栅周期小于450 nm时,相分离出的液晶分子取向由光栅矢量方向变为光栅沟槽方向,此时光栅的折射率调制量增加,光反馈能力增强.采用周期为395 nm的液晶/聚合物光栅制备二级布拉格散射的有机半导体激光器,相较于大周期光栅(593 nm)制备的激光器,激光阈值由0.70μJ/pulse降低至0.18μJ/pulse,转化效率由2.5%提高到6.4%,且出射激光垂直于基板表面发射,有利于后续的处理及应用.     

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.     

分布反馈式光纤激光器线宽特性及其展宽机理研究

针对分布反馈式光纤激光器(DFB-FL)线宽特性进行了深入研究.通过理论推导和实验验证, 分析了自脉动、相 移光栅、激射窗口宽度以及外界环境扰动等因素对DFB-FL线宽的展宽作用. 进一步提出了压缩DFB-FL线宽的有效方法和途径,给出了自注入锁模方式下对DFB-FL线宽压缩的对比实验结果, 将DFB-FL的线宽从35 kHz压缩到了10 kHz.     

面发射分布反馈半导体激光器及光栅耦合半导体激光器

阐述了以曲线光栅面发射分布反馈半导体激光器（SEDFB）为代表的SE—DFB器件的原理和结构,讨论了它们的性能和特点并与其他类型的半导体激光器进行了比较。指出依靠曲线光栅特殊的衍射特性,可实现对模式的控制和二维漏模耦合阵列化出光,得到窄线宽（典型值0．08nm）、小发散角（典型值0．5mrad）、高亮度（单管近衍射极限3W（CW））和大功率（单管最高73w,列阵为kW级）的激光。综述了SE—DFB的发展历程、现状及未来的发展趋势,强调由于曲线光栅耦合SE—DFB激光器兼具边发射和面发射器件的优势和诸多其他优秀性能,将其应用于不同材料体系,不同结构的半导体激光器及其阵列,制作不同波段的高功率、高光束质量的SEDFB器件会有很好的研究意义和应用前景。     

基于窄频分布反馈激光器和光纤光栅的加速度传感器

提出了一种用窄频分布反馈半导体激光器作为光源,光纤光栅作为传感元件的振动传感系统.给出了这个系统的工作原理和系统组成,设计了光纤光栅传感器的悬臂梁增敏封装形式.通过实验测量得到了频率响应曲线和加速度响应曲线,结果表明悬臂梁一端悬挂的质量块的质量越大,灵敏度越高,但共振频率也相应降低.同时讨论了不同黏度的硅油对共振的抑制效果以及系统灵敏度与分布反馈激光器输出波长的关系.     

自放大结构分布反馈光纤激光器输出特性

在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性,利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器,对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明:所设计的激光器结构充分利用了泵浦光,在300mW的(980nm)泵浦功率下获得了功率为32.5mW,线宽为11.5kHz,相对强度噪音为-87dB/Hz的激光输出.     

聚合物分散液晶光栅的衍射特性的研究

报道了一种由聚合物分散液晶膜与具有周期性条状电极结构板结合的新型光栅器件，借助于聚合物分散液晶膜的电光特性，这种栅对入射光的散射或衍射取决于对其施加的电压，即它是电场可调的，实验结果显示出当驱动电压超过器件器件阈值电压时，衍射光的强度和衍射斑的可见级次被电场调制，而且它能入射光的线性偏振态变为椭圆偏振态。     

Random lasing in dye-doped polymer dispersed liquid crystal film

A dye-doped polymer-dispersed liquid crystal film was designed and fabricated,and random lasing action was studied.A mixture of laser dye,nematic liquid crystal,chiral dopant,and PVA was used to prepare the dye-doped polymer-dispersed liquid crystal film by means of microcapsules.Scanning electron microscopy analysis showed that most liquid crystal droplets in the polymer matrix ranged from 30 μm to 40 μm,the size of the liquid crystal droplets was small.Under frequency doubled 532 nm Nd:YAG laser-pumped optical excitation,a plurality of discrete and sharp random laser radiation peaks could be measured in the range of 575–590 nm.The line-width of the lasing peak was 0.2 nm and the threshold of the random lasing was 9 m J.Under heating,the emission peaks of random lasing disappeared.By detecting the emission light spot energy distribution,the mechanism of radiation was found to be random lasing.The random lasing radiation mechanism was then analyzed and discussed.Experimental results indicated that the size of the liquid crystal droplets is the decisive factor that influences the lasing mechanism.The surface anchor role can be ignored when the size of the liquid crystal droplets in the polymer matrix is small,which is beneficial to form multiple scattering.The transmission path of photons is similar to that in a ring cavity,providing feedback to obtain random lasing output.     

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     

全息聚合物弥散液晶材料衍射特性的优化

研究了影响全息聚合物弥散液晶(HPDLC)衍射效率的主要因素，分析了衍射效率与聚合物单体的选择、曝光强度、曝光时间、液晶含量及温度的依赖关系，从而找到最佳条件，使衍射特性得到优化.目前测得的最大衍射效率为802%.实验中还研究了扫描电镜(SEM)观察下HPDLC的表面形貌.     

基于丙烯酸酯的全息聚合物分散液晶光栅的动力学理论研究

采用一维无限长模型分析法对全息聚合物分散液晶(HPDLC)做了动力学方面的研究，给出了相关的扩散动力学方程和聚合动力学方程,并与折射率调制度Δn相结合获得了光栅衍射效率的表达式，对HPDLC光栅性能的改善提供了理论上的指导.     

电控全息聚合物分散液晶斩光器的设计与研究

根据全息聚合物分散液晶(H-PDLC)的电光特性,即在电场的作用下对通过H-PDLC的光束呈现“开”和“关”两种状态.设计了方波及正旋波调制的单通道及双通道H-PDLC斩光器.实验表明,H-PDLC斩光器频率稳定,响应速度快(最快可达微秒级),体积小易于集成,无噪音,同时通过计算机可灵活控制电场的频率,占空比,波形,达...     

全息聚合物弥散液晶器件电光特性的研究

研究了全息聚合物弥散液晶(HPDLC)器件的电光特性，研究了添加不同表面活性剂对聚合物界面对液晶的锚定能的影响机理，寻求到了低工作电压的实现方法. 分析了聚合物基体与液晶折射率不匹配性对器件对比度的影响，测量了HPDLC器件的响应时间和弛豫时间，得到了平均100μs的快速响应. 关键词： 全息聚合物弥散液晶 电光特性 表面活性剂 对比度 响应时间     

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.