不同液晶相液晶随机激光特性研究

发布时间：2020-08-10 07:06

【摘要】：随机激光不需要外加谐振腔、光子的多重散射提供反馈。相比于传统激光器,其制作成本低,尺寸小,结构简单,有巨大的应用价值。液晶随机激光器就是以液晶作为无序散射介质的随机激光器,由于外场(温度、电场、磁场等)对液晶分子排列及相变的影响,液晶随机激光具有温度、电场等的可调控特性。液晶可分为向列相液晶、胆甾相液晶及近晶相液晶。对不同液晶相液晶材料的选择可以实现液晶随机激光的不同出射特性。本论文综述了向列相液晶随机激光及手征性液晶随机激光的研究动态,基于向列相液晶及胆甾相液晶的性质,研究了掺染料向列相液晶(DDNLC:Dye Doped Nematic Liquid Crystal)随机激光及掺染料胆甾相液晶(DDCLC:Dye Doped Cholesteric Liquid Crystal)随机激光。相对于胆甾相液晶,向列相液晶的有序度更低,因此DDNLC随机激光泵浦阈值比DDCLC激光要高。本文研究了DDNLC液晶盒样品结构参数(摩擦取向、盒厚、及外加反馈)对DDNLC随机激光出射特性(出射谱线,泵浦阈值)的影响。研究发现选择合适的样品结构参数可以降低DDNLC随机激光的泵浦阈值。相对于双面垂直摩擦取向的DDNLC样品(3uJ/pulse,以200um样品为例),双面平行同向及双面平行反向摩擦取向的DDNLC样品出射随机激光泵浦阈值更低(2uJ/pulse,以200um样品为例)。而当液晶盒盒厚为142um至245um时,出射随机激光的泵浦阈值最低(可低至1.2uJ/pulse)。在DDNLC液晶盒样品加了外部反馈后,向列相液晶随机激光泵浦阈值从4.2uJ/pulse降低至1.5uJ/pulse。同时本文还研究了盒厚及摩擦取向对DDNLC随机激光电压调控特性(阈值电压及关断电压)的影响,为低功耗DDNLC随机激光的实际应用提供了有价值的实验参考。将手性剂S811、向列相液晶E7以及染料PM597混合,按照不同的配比制备了两种掺染料胆甾相液晶盒样品,分别实现了随机激光和边带激光的出射。对掺杂15wt%手性剂S811的DDCLC液晶盒样品加温,实现了胆甾相液晶随机激光的关断。对掺杂26.6wt%手性剂S811的DDCLC液晶盒样品加温,当样品温度从27℃增加到29℃时,样品出射的为边带激光,并且随着温度的升高,边带激光波长蓝移；而当样品温度升高至32.1℃时,样品出射的为随机激光,其泵浦能量阈值为8uJ/pulse,实现了边带激光和随机激光的切换。最后,在掺染料向列相液晶盒外加一层胆甾相液晶反射镜,制作了双层液晶盒样品。随着温度的升高,胆甾相液晶层反射带蓝移,由于胆甾相液晶的旋光性及选择性反射特性、实现了该双层液晶盒样品中掺染料向列相液晶出射的随机激光线偏振方向的偏转及线偏振度的降低。在同一器件中实现偏振状态的转换、拓宽了液晶随机激光的应用领域。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN244

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本文编号：2787744