掺金属纳米粒子对染料液晶基随机激光的影响

发布时间：2017-06-22 21:10

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【摘要】：液晶具备光学各向异性,可以作为染料液晶基随机激光器中的散射介质。通过温度、磁场、电场等方式对液晶的光学各向异性进行调节,可用于实现波长可调、电场可控、磁场可控的染料液晶基随机激光器,这一类随机激光器在显示、偏振成像技术、环境光源等领域具有广阔的应用前景。本文主要研究了液晶盒中Ag纳米粒子(Ag NPs:Ag nanoparticles)对染料向列相液晶(DDNLC:dye doped nematic liquid crystal)溶液中随机激光的影响;以及掺染料聚乙烯醇(PVA)分散液晶(DDPDLC:dye doped Poly (vinyl alcohol) dispersed liquid crystal)薄膜中随机激光的阈值、偏振等特性。在未加电场的DDNLC溶液中,随机激光的阈值可以通过AgNPs的掺杂得到降低。AgNPs浓度增加至2.246×1014/mL时,随机激光的阈值降低到1.7uJ/pulse,是未添加AgNPs时阂值(3.9uJ/pulse)的二分之一。这主要是由于AgNPs的表面等离子共振效应提高了泵浦效率并增强了染料分子的激发概率。在加电场的DDNLC溶液中,随着AgNPs浓度从0增加到1.123×1015/mL,随机激光的关断电压从1.88V减小到1.50V。这主要是由于随着Ag NPs浓度增加,液晶的电光特性得到增强。在Ag NPs浓度分别为0,2.246×1014/mL,1.123×1015/mL时,随机激光的关断时间分别为46s,35s,31s,开启时间分别为140s,136s,130s。未掺杂AgNPs的DDNLC溶液中,随机激光一次开关总的响应时间为186s。在AgNPs浓度为2.246R1014/mL和1.123×1015/mL时,随机激光一次开关总的响应时间分别减小了15s和25s。这些实验结果表明可以通过Ag NPs的掺杂,降低染料液晶基随机激光器的能量损耗,为其在显示、环境光源等方面的应用提供富有价值的参考。在DDPDLC薄膜中,研究了厚度、染料液晶浓度、拉伸等因素对随机激光阈值、波长、偏振等特性的影响。制备了染料液晶浓度为32.7wt%,厚度分别为15um,25um,38um,52um,61um,72um的DDPDLC薄膜,当厚度为38um时,随机激光的阈值(4.6uJ/pulse)最低。其原因在于厚度的增加会导致散射强度的增强以及泵浦效率的提高,厚度超过38um后,散射强度以及泵浦效率达到饱和。在薄膜厚度为38um时,染料液晶比例从19.7wt%增加到49.3wt%,随机激光阈值从6.9 uJ/pulse降低到3.4 uJ/pulse,峰值波长红移约5nm。阈值的降低主要是由于染料液晶浓度的增加会导致散射强度的增强以及泵浦效率的提高,而峰值波长的红移是由于染料的重吸收。在染料液晶浓度为32.7wt%,厚度为38um的DDPDLC薄膜中,拉伸操作可以迫使液晶分子沿着拉伸方向取向,增加平行平面内的散射强度,减小垂直平面内的散射强度,导致随机激光的平行分量增强,而垂直分量减弱,从而实现随机激光线偏振度的调节。未拉伸DDPDLC时,随机激光的线偏振度为0.02,接近于零。当DDPDLC薄膜的拉伸比达到4.5和5时,随机激光的线偏振度分别达到0.81和0.82。这些实验结果可以为染料液晶随机激光器在显示、偏振成像、传感器等领域的应用提供重要的参考。
【关键词】：随机激光 液晶 表面等离子体 电控 偏振
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 背景介绍9-10
• 1.2 掺金属纳米粒子染料液晶基随机激光研究的意义和应用前景10
• 1.3 染料液晶基随机激光的研究进展10-17
• 1.3.1 染料向列相液晶基随机激光10-14
• 1.3.2 染料聚合物分散液晶基随机激光14-17
• 1.4 掺金属纳米粒子的染料液晶基随机激光17-20
• 1.5 本文工作20-23
• 第二章 染料液晶基随机激光的理论23-31
• 2.1 随机激光的主要物理参数23-24
• 2.2 随机激光主要理论24-26
• 2.2.1 非相干随机激光的理论基础24-25
• 2.2.2 相干随机激光的理论基础25-26
• 2.3 液晶的散射效应26-28
• 2.3.1 向列相液晶的散射分析26-27
• 2.3.2 聚合物分散液晶的散射分析27-28
• 2.4 金属纳米粒子的局域表面等离子体共振效应28-29
• 2.5 总结29-31
• 第三章 Ag NPs对染料向列相液晶基随机激光的影响31-43
• 3.1 样品的制备与表征31-34
• 3.1.1 Ag NPs合成以及纳米粒子与液晶混合31-33
• 3.1.2 液晶样品的制备以及实验光路33-34
• 3.2 掺杂Ag NPs的染料向列相液晶基随机激光研究34-41
• 3.2.1 Ag NPs对随机激光阈值的影响34-36
• 3.2.2 Ag NPs对随机激光电控特性的影响36-40
• 3.2.3 随机激光的偏振特性测量40-41
• 3.3 小结41-43
• 第四章 染料聚合物分散液晶基柔性薄膜中随机激光的研究43-57
• 4.1 样品制备与表征43-44
• 4.2 DDPDLC薄膜中随机激光的研究44-49
• 4.2.1 薄膜厚度对随机激光的影响44-47
• 4.2.2 染料液晶浓度对随机激光的影响47-48
• 4.2.3 Ag NPs对随机激光的影响48-49
• 4.3 拉伸DDPDLC柔性薄膜调控随机激光偏振度49-55
• 4.4 小结55-57
• 第五章 总结与展望57-61
• 5.1 本文工作总结57-58
• 5.2 展望58-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学期间取得的学术成果65-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨傅子;;从plasmon到nanoplasmonics——近代光子学前沿及液晶在其动态调制中的应用[J];物理学报;2015年12期

2 范志新;韦卫星;何燕和;;剪切聚合物分散液晶散射偏光特性[J];光学技术;2011年01期

3 王振林;;表面等离激元研究新进展[J];物理学进展;2009年03期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 易明芳;银纳米立方体及其与银膜耦合结构增强的荧光与拉曼研究[D];中国科学技术大学;2011年

2 范书振;结合传统激光理论与随机激光研究光子局域化[D];山东大学;2009年

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本文编号：473096