液晶随机激光器件的制备与性能研究

发布时间：2017-08-23 15:04

  本文关键词：液晶随机激光器件的制备与性能研究

  更多相关文章： 液晶随机激光器 聚合物分散液晶膜 光子晶体光纤 环形腔理论 多重散

【摘要】：液晶随机激光器利用掺杂激光染料的液晶作为散射介质,通过光子的多重散射提供光学反馈。作为一类新型的微腔激光器,液晶随机激光器由于特殊的结构和激发机制,具有尺寸小、结构简单,低激光阈值、易调谐、宽辐射波长等特性,在微尺寸光源和生物医疗等领域显示出广阔的应用前景。本文从理论分析和实验两个方面对随机激光辐射特性进行研究。设计制作了掺杂单种激光染料和多种激光染料的聚合物分散液晶膜随机激光器件、填充染料掺杂手性向列相液晶的光子晶体光纤液晶随机激光器件,实现了稳定的随机激光辐射,并对随机激光的辐射特性进行了深入的分析。利用微胶囊法将掺杂激光染料PM597的手性向列型液晶与聚乙烯醇水溶液混合,制备聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal film,PDLC)膜。通过控制搅拌转速,实现30-40μm的小尺寸液晶微滴分布,有利于光的多重散射。利用激光作为泵浦源,在575-590nm波段获得线宽为0.2nm的尖锐的、离散的随机激光输出,同时具有明显的能量阈值特性。升高器件温度,液晶呈现各向同性,导致辐射峰消失,实现了温控特性。为了拓宽随机激光的波长范围,选用激光染料PM597与激光染料DCM,制备了同时掺杂两种激光染料的聚合物分散液晶膜。激光染料PM597和激光染料DCM的荧光峰位置不同,因此出射激光波段位置不同。对比掺杂单种激光染料的聚合物分散液晶膜激光器件,同时掺杂两种激光染料使输出波长范围变宽,随机激光辐射峰出现在582nm~607nm波段。选用具有无截止单模传输特性的全反射型光子晶体光纤,将掺杂激光染料PM597的手性向列相液晶注入到光纤的微孔中。由于手性向列相液晶的螺旋结构,光在多重散射过程中形成闭合微腔,提供反馈,在600nm-650nm范围内实现了线宽约为0.2nm-0.3nm的随机激光辐射峰输出。为研究随机激光的温控特性,调节器件温度,作为强散射介质的手性向列相液晶呈现出不同的分子取向和折射率分布,引起了随机激光辐射峰强度的改变,最终导致随机激光辐射消失。
【关键词】：液晶随机激光器 聚合物分散液晶膜 光子晶体光纤 环形腔理论 多重散
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 液晶随机激光器研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 2 液晶随机激光器理论17-30
• 2.1 液晶17-22
• 2.1.1 液晶的分类17-19
• 2.1.2 液晶的光学特性19-21
• 2.1.3 液晶的应用21-22
• 2.2 液晶激光器22-30
• 2.2.1 激光的产生22-25
• 2.2.2 激光器分类25-26
• 2.2.3 液晶随机激光器辐射原理26-30
• 3 聚合物分散液晶膜随机激光器件的研究30-39
• 3.1 聚合物分散液晶30-34
• 3.1.1 DDLC膜样品制备30-33
• 3.1.2 DDLC膜的形态检测33-34
• 3.2 DDLC膜随机激光器件的性能检测34-38
• 3.2.1 随机激光阈值特性34-36
• 3.2.2 温度对随机激光辐射特性的影响36-37
• 3.2.3 随机激光光斑能量分布37-38
• 3.3 本章小结38-39
• 4 聚合物分散液晶膜中宽波段随机激光辐射的实现39-43
• 4.1 器材选取39
• 4.2 器件的制备及检测39-40
• 4.3 宽波段的随机激光辐射谱的测量及分析40-42
• 4.4 本章小节42-43
• 5 基于光子晶体光纤的随机激光器件研究43-49
• 5.1 全反射型光子晶体光纤43-44
• 5.2 液晶光子晶体光纤随机激光器件的制备44-45
• 5.3 液晶光子晶体光纤随机激光器件的研究45-48
• 5.3.1 透射谱的测量45-46
• 5.3.2 随机激光辐射特性及温度特性46-48
• 5.4 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-54
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果54-55
• 致谢55-56

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本文编号：725691