液晶随机激光的模式行为及对液晶非线性响应的依赖研究

发布时间：2019-11-28 12:19

【摘要】：随机激光是由多重散射来提供光学反馈、可制作集成到几十微米甚至更小尺寸的一类特殊的激光辐射,在拥有重要的基础研究意义的同时,它也展现出极为广泛的应用前景。在众多用于实现随机激光的介质中,液晶材料凭借其独特的、外场可控的物理性质而倍受关注。本论文从向列液晶随机激光目前尚存的一些问题出发,证明不受边界影响、相干的液晶随机激光行为的存在,研究边界对辐射随机激光的影响。进而,以盒状液晶样品作为研究对象,对液晶随机激光的模式行为和动态演化进行测试表征,且在染料掺杂浓度不同的情况下研究泵浦脉冲导致的液晶非线性光学效应对辐射随机激光的影响。以比色皿中染料掺杂的向列液晶作为样品,表征了随机激光的阈值、模式及辐射场的角分布等基本特征,实现了温度可控、模式随机分布的随机激光辐射,还证明了不受边界影响、相干的液晶随机激光行为的存在。进而,制备特征尺寸与泵浦面积相当的盒状、棒状液晶样品,以此研究了边界反射对随机激光辐射的模式、偏振及方向性的影响。实验发现：边界构成的腔结构能够驱使随机激光模式分布从随机向近等间距的有规律方向发展,使得随机激光出现类腔模的激光辐射行为,这种共振模式与随机模式间的竞争或转变依赖于边界结构、泵浦面积等因素；通过机械方式调节泵浦位置能够显著改变样品再吸收的强弱,从而实现对随机激光辐射波长的调控。通过改变染料掺杂向列液晶这一特殊的无序增益介质膜的厚度和浓度,对影响液晶辐射随机激光模式的因素进行了探索研究。在辐射的液晶随机激光光谱中,整体的波长位置与泵浦位置、介质膜厚度无关,而与液晶中掺杂染料的浓度有关。光谱细微结构中出现的类F-P腔模式与介质膜的厚度有关,模式间的平均间距与介质膜厚度大致满足谐振腔理论。基于泵浦脉冲自身在染料掺杂浓度较高的样品中产生的液晶非线性光学效应,实现了泵浦阈值、泵浦效率及最佳输出对泵浦脉冲入射角度强烈依赖的随机激光辐射。基于染料重掺杂样品辐射液晶随机激光随泵浦光能量、角度变化显现出的特殊的依赖特性,从理论上分析了纳秒泵浦脉冲引起的液晶非线性效应调控随机激光的机制,理论预言结果与实验观测现象符合得较好。
【图文】：

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【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN24


本文编号：2567036