可调控染料掺杂液晶/聚合物微管激光器

摘要

液晶/聚合物有机激光器具有易制备、成本低、可调控等诸多的优势，近些年来广泛受到人们的关注，其在光子集成、信息传输、显示照明等多个领域都有着广泛的应用前景。有机激光器中的激光染料在吸收泵浦光能量后会产生荧光，荧光在液晶/聚合物材料中经过不断反馈增益，最终可以实现激光的输出。由于液晶分子在外场作用下发生重定向作用，其光学特性将发生改变，液晶/聚合物激光器因而具有可调控性；其激光出射特性可以通过电场、温度、光辐照等外部刺激对其进行调控。目前液晶/聚合物激光器多制备在平板液晶盒中，这种器件是平面结构，在实际应用中，不利于器件的小型化和集成。因此，近年来，液晶激光器的小型化和集成化成为研究的一个重点，这就要求在不同的几何结构中制备液晶激光器以方便器件的集成。本文中，主要研究液晶/聚合物激光器二维毛细微管结构中的制备，并详细分析在圆柱结构中的液晶激光器的输出特性，并进一步分析了调控过程中的原理与机制。 首先研究了染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器的光调控特性。光调控功能主要通过在微管激光器中掺杂偶氮染料来实现。实验结果表明当紫外光辐照强度增加时，随机激光的出射强度会随之减弱，激光出射峰数目也会减少。在光调控过程中，紫外光的偏振方向与随机激光的偏振方向也是非相关的。同时，实验还排除了紫外调控光以及泵浦激光的热效应在调控过程中的影响。 进一步研究了染料掺杂全息聚合物分散液晶微管激光器的光调控和热调控特性。在调控过程中，随着外部条件的变化，激光的出射强度及中心波长都会随之发生改变。当温度从23℃升至50℃时，激光出射强度会减小，出射激光的中心波长也蓝移了8.60nm。在光调控过程中，当紫外辐照强度达到200mW/cm2时，激光出射强度减弱，其中心波长产生了大约2nm的蓝移。最后，详细讨论了微管出射激光特征随泵浦光强度改变的内在机制。 最后，还研究了银和氧化锌纳米颗粒对染料掺杂聚合物稳定液晶微管激光器的影响。实验结果表明，与氧化锌纳米颗粒相比，适量的银纳米颗粒可以更好地提升随机激光出射特征。本文的研究将有助于提升液晶/聚合物微管激光器的性能，并为其更为广泛的应用奠定实验基础。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 有机激光器

1.2 液晶类有机激光器的研究背景和现状

1.2.1染料掺杂聚合物分散液晶激光器

1.2.2染料掺杂全息聚合物分散液晶激光器

1.2.3染料掺杂聚合物稳定液晶激光器

1.3 液晶/聚合物激光器存在的不足和未来的发展方向

1.4本文的研究意义及内容

第2章 液晶/聚合物激光器概述及调控

2.1 染料掺杂液晶/聚合物激光器的基本概念

2.1.1液晶的概述

2.1.2有机激光器基本原理

2.1.3液晶/聚合物有机激光器的制备和分类

2.2 不同模式的染料掺杂液晶/聚合物激光器

2.2.1 基于液晶/聚合物激光器的随机激光

2.2.2 基于液晶/聚合物激光器的分布反馈式激光

2.2.3 基于液晶激光器的回廊壁式激光

2.3液晶/聚合物激光器特性的表征

2.4 液晶/聚合物激光器的调控方法

第3章 偶氮染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器制备及调控

3.1偶氮染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器的制备

3.1.1 实验装置与材料

3.1.2 微管激光器的制备方法

3.2偶氮染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器的光调控研究

3.2.1测试泵浦光路的搭建

3.2.2 阈值测定及偶氮染料的选择

3.2.3 对不同尺寸微管激光器的光调控

3.3偶氮染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器的光调控结果分析

3.3.1微管激光器光调控的基本原理

3.3.2不同偏振方向紫外光对光调控的影响

3.4光调控过程中热效应的影响

3.5本章小结

第4章 染料掺杂全息聚合物分散液晶微管激光器制备及调控

4.1 染料掺杂全息聚合物分散液晶微管激光器的制备及基本原理

4.1.1 实验材料的选取

4.1.2 全息聚合物分散液晶微管激光器的制备

4.1.3 全息聚合物分散液晶微管激光器基本原理

4.2染料掺杂全息聚合物分散液晶微管激光器的热调控

4.2.1 热调控过程中激光出射特征变化

4.2.2 低折射率差液晶的微管激光器热调控

4.3偶氮染料掺杂全息聚合物分散液晶微管激光器的光调控

4.3.1 光调控过程中激光出射特征变化

4.3.2 光调控原理分析

4.4染料掺杂全息聚合物分散液晶微管激光器调控的理论计算

4.5本章小结

第5章 纳米颗粒掺杂的聚合物稳定液晶微管激光器性能研究

5.1 染料掺杂聚合物稳定液晶微管激光器的制备

5.1.1实验材料的选取

5.1.2 聚合物稳定液晶微管激光器的制备

5.2聚合物稳定液晶体系的选择

5.2.1 聚合物稳定液晶体系性能的比较

5.2.2 纳米颗粒对聚合物稳定液晶荧光的影响

5.3纳米颗粒对微管激光器出射激光特性的影响

5.3.1银纳米颗粒对出射激光特性的影响

5.3.2氧化锌纳米颗粒对出射激光特性的影响

5.3.3 银和氧化锌纳米颗粒影响的比较

5.4 纳米颗粒掺杂聚合物稳定液晶微管激光器稳定性的研究

5.5本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2未来展望

参考文献

发表论文和参加的科研项目

致谢