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。     

一种用于密集波分复用系统中的可调谐液晶法布里-珀罗滤光片

基于液晶分子的双折射特性，设计并制作了一种结构简单的可用于波分复用系统中的可调谐液晶法布里-珀罗滤光片。对器件的光谱调谐特性进行了分析和模拟，并得到了液晶分子的折射率调制与其分子在电场作用下产生的转动角度之间的关系式。最后，对所设计的结构进行了制作和实验，测试结果显示了滤光片的性能受液晶分子的排列特性和法布里-珀罗腔的反射镜参量的影响较大，同时实验表明了这种利用向列型液晶分子作为法布里-珀罗腔内介质的可调谐滤光片在加电压调试下其调谐性能良好，调谐范围可覆盖C波段，透过峰的半峰全宽达到了0．8nm，实验结果与设计相吻合。     

Analysis of tunable codirectional vertical couplers with liquid crystal overlays for integrated dye lasers

We propose a guided-wave dye laser using a grating-assisted codirectional vertical coupler as an intracavity tunable filter. A liquid crystal overlay is designed to attain a phase-matching wavelength shift in the vertical coupler and a tunable range of over 60 nm is calculated at a center wavelength of 590 nm with a coupling efficiency of more than –1 dB. The tunable range is limited by the coupling length mismatch rather than by the refractive index variation in the liquid crystal overlay. Sidelobe level in the filter response is increased when the phase-matching wavelength is shifted to the long-wavelength side; nevertheless, the weighted coupling keeps the sidelobe-suppression ratio at more than 30 dB over a spectral span of 100 nm.     

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.     

楔形盒染料掺杂胆甾相液晶激光器研究

设计制作了楔形盒掺杂激光染料PM580的胆甾相液晶器件, 研究了激光辐射行为. 在楔形液晶盒中出现了一系列与楔棱平行的向错线和不同规则形状的晶畴, 胆甾相液晶形成了平面态排列. 采用固体Nd:YAG倍频532 nm 波长激光作为抽运光, 获得调谐精度约1 nm, 调谐范围约17 nm的一维波长可调谐激光器. 楔形盒中, 液晶扭曲力与取向膜表面锚定力相互平衡的过程中胆甾相液晶螺距伸张, 光子禁带位置移动, 从而调谐光子禁带边沿出射激光波长. 关键词： 胆甾相液晶 楔形盒 激光辐射     

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。     

Design of a device with wavelength multiplexing and routing functions using dynamic holography on SLMs

This work describes the theory and design of a generic multipurpose device that can operate as a tunable wavelength filter, wavelength multiplexer and wavelength router. This device could be especially useful in optical network applications based in both coarse and dense wavelength division multiplexing technology. The enabling component is a ferroelectric liquid crystal spatial light modulator (SLM) where dynamic holograms are implemented in real time. As a consequence, the device will be able to carry out different functions according to the hologram recorded onto the SLM. The great advantage of this device is a polarization insensitivity operation, allowing low crosstalk and simple handling.     

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.     

聚合物弥散液晶材料在1550nm的电光特性研究

实验研究了不同配方及工艺条件下,聚合物弥散液晶（PDLC）材料在1550nm处的电控光透射特性。由此筛选合适的配方和工艺,研制了聚合物弥散液晶电控可调光衰减器样品。实验说明,在1550nm工作点,50％左右合适的液晶含量的聚合物弥散液晶样品能够获得更好的电控光学性能。采用配方质量比ω（DHPA）：ω（E7）：ω（RB）：ω（NVP）：ω（NPG）=100：100：3：2：1．5的配方,制作在1550nm工作的聚合物弥散液晶光衰减器样品。经检测,输入光源为1550mm,223μW时,器件插入损耗为2．3dB,衰减调节范围为13dB,线性工作区域为20～70V。     

向列相液晶缺陷光子晶体透射光谱偏振敏感特性研究

研究了向列相液晶缺陷TiO2和SiO2交替的光学多层膜一维光子晶体透射谱偏振敏感特性。外电压下透射光谱测试和模拟结果显示,对于平行取向的向列相液晶,当自然光垂直入射时,禁带中两处出现e(TE模式)光和o光(TM模式)透射峰,具有偏振敏感性。随着电压增大,e光透射峰蓝移与o光透射峰合二为一,光谱可调谐范围分别为31和34nm;而对于取向混乱的向列相液晶,禁带中两处出现独立的透射峰,无偏振敏感性。随着电压增大峰位也蓝移,光谱可调谐范围分别为64和15nm。通过混乱取向液晶分子,可以使o光和e光有效折射率值相等,获得偏振不敏感特性。     

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.     

电压调谐液晶滤光片的研究

对以液晶为腔内物质的液晶法布里珀罗调谐滤光片进行了改进 ,在原来法布里珀罗腔的两侧各加一偏振镜 ,使两个偏振镜的起偏方向平行 ,并且偏振方向都相对于液晶分子长轴的方向成 45°角 ,入射光经多光束干涉后再经偏光干涉 ,导出其透射峰满足的条件为 2 (n∥ -n⊥)Lcosθ =mλ ,这样便克服了原有调谐滤光片两套光谱难以区分的缺点。对改进后的滤光片进行测试 ,在 15 5 0nm附近对该电调谐滤光片的滤光特性做了细致的分析     

温度对液晶填充光子晶体光纤传输特性的影响

利用液晶的折射率是温度和波长函数的特性,在光子晶体光纤(PCF)芯区的空气柱中填充向列相液晶,通过改变温度来改变液晶的折射率,构成了一种温度凋制光子晶体光纤.用阶跃有效折射率模型研究了温度对这种光子晶体光纤在不同光波长时传输特性的影响,并进行了数值计算.结果表明液晶填充使光子晶体光纤的色散减小,由于折射率对温度和波长变化敏感,改变温度可以使光纤在长波长区域出现单模传输,在短波长时不会出现单模传输,即使包层相对孔径很小也不会出现无截止单模传输.温度升高使光纤的色散值增大,零色散波长向短波长方向移动.这些特性对温度调制光子晶体光纤器件的设计和应用具有一定的参考意义.     

Electrically tunable Sagnac filter based on a photonic bandgap fiber with liquid crystal infused

We demonstrate an electrically tunable Sagnac filter based on a photonic bandgap fiber that is realized by infusing liquid crystal into a solid-core air-hole photonic crystal fiber. The filter enables an electrical tuning with a range of about 26 nm for one single interference minimum in the transmission bandgap from 1330 to 1650 nm wavelength. The tuning efficiency is averaged to 0.53 nm/V.     

液晶磁致旋光的研究

利用矩阵方法分析了液晶的旋光效应，导出了液晶旋光的矩阵表示. 利用JG-3型连续可调谐磁场仪搭建实验装置，红外1350 nm激光器做光源，测量了偏振光通过磁场作用下BL-009型向列相液晶的旋光角，详细分析了磁场对液晶旋光性能的影响. 通过实验测试，对液晶的阈值磁场强度进行了讨论，同时对实验结果进行了理论上的分析，得出了液晶旋光角随磁场与液晶盒表面夹角而变化的结论，验证了液晶分子轴的旋转方向与磁场的方向无关，这为更好的研究液晶的特性以及液晶器件的设计具有重要的参考价值. 关键词： 液晶 矩阵 磁致旋光     

Multi-peak tunable CW orange laser based on single-pass sum frequency generation in step-chirped MgO: PPLN

We report an all-solid-state tunable CW orange laser based on single-pass sum-frequency generation in step-chirped PPMgO: LN crystal. Two laser sources, a tunable laser (1550 nm) and an ASE laser (1525–1650 nm) are used interchangeably as pumps and mixed with a fixed 975 nm signal laser. Up to 4.3 mW at 597 nm is generated corresponding to 0.87% nonlinear conversion efficiency and the beam quality (M²) value of about 2.5 is measured. The output wavelength can be tuned up to?~?5.66 nm by varying the position of focusing inside the crystal and by temperature, which makes possible the practical application of our device for wavelength selection and diversity in the orange spectral range.     

染料掺杂液晶可调谐光纤荧光光源的研究

本文提出了染料掺杂液晶填充空心光纤构造荧光可调谐光源.基于染料分子能级结构理论分析B4400荧光光谱依赖温度的变化特性,采用脉宽8 ns,波长为532 nm YAG倍频脉冲激光器抽运,向列相液晶作基体,实验分析染料B4400掺杂液晶填充空心光纤荧光光谱选择性荧光放大规律及温度调谐特性.结果表明:通过控制染料浓度可控制荧光输出功率水平;当温度升高时,中心波长发生红移,中心波长调谐范围为590—605 nm;荧光谱宽呈单调展宽,调制范围为228—236 nm;染料掺杂液晶填充空心光纤荧光光源可实现一定范围内的温度调谐.     

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     

Difference-frequency generation by mixing dual-wavelength pulses emitting from an electronically tuned Ti:sapphire laser

Broadly tunable difference-frequency generation (DFG) in AgGaS₂ was achieved by mixing dual-wavelength oscillating pulses from an electronically tuned Ti:sapphire laser with a two-frequency-driven acousto-optic device. Continuous tuning from 6.5 to 8.5 μm was achieved by simultaneous dual-wavelength-tuned DFG without crystal rotation. In the dual-pulse oscillation, the shorter and longer wavelength pulses were tuned from 700 to 775 nm and from 763 to 880 nm, respectively, while keeping the phase-matching relationship for DFG. When crystal rotation was adopted, however, the tunable output range was extended from 5.3 to 12 μm by tuning the longer wavelength pump pulse, while the shorter wavelength pulse was fixed. Received: 18 November 1998 / Revised version: 5 February 1999 / Published online: 26 May 1999     

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.