染料掺杂向列液晶侧向辐射随机激光的表征及调控

论文摘要

随机激光光源是一种以多重散射替代传统光学谐振腔,尺寸可小至几十微米的有源器件。它不但拥有重要的基础研究意义,还展现出极为广泛的应用前景。本文从染料掺杂向列液晶侧向光辐射出发,实现染料掺杂向列液晶侧向辐射随机激光,表征液晶侧向辐射随机激光对基底材料依赖的阈值特性、出射光斑空间分布和偏振特性;进而,以盒状液晶样品作为研究对象,对其在纳秒泵浦脉冲作用下侧向辐射的随机激光的电控及温控特性进行测试分析;最后,研究电控折射率边界反馈及其位置对液晶侧向辐射随机激光行为的影响。制备厚度为几微米的盒状染料掺杂向列液晶样品,在表征其吸收、自发荧光辐射和基底表面处理依赖的液晶分子取向分布的基础上,通过控制线状泵浦脉冲尺寸的方式实现稳定的液晶侧向随机激光辐射。基底进行表面处理前后液晶指向矢呈现的平行排列具有不同的有序度,这使得指向矢取向不同的样品的吸收、自发荧光辐射和光散射表现出截然不同的偏振依赖特性,进而影响液晶侧向辐射随机激光的泵浦阈值能量、偏振特性及光斑形状。通过在指向矢有序平行排列的染料掺杂的向列液晶薄膜两侧施加交流电压使得液晶指向矢从平行基底表面向着垂直基底表面逐渐变化,进而带动液晶中掺杂的染料分子的跃迁偶极矩发生改变,并使得振动方向与初始指向矢方向相同的线偏振泵浦脉冲出现电控的吸收和自发荧光辐射,从而使得电致液晶指向矢的偏转能够调控横向辐射随机激光的强度与优势偏振取向的方向。通过对水平排列有序的液晶盒进行加热,研究温度对样品侧向辐射随机激光特性的影响。初始温度的升高(?50℃)将使得向列液晶的取向有序度下降,进而使得侧向辐射随机激光阈值能量略微增大;当升温使液晶处于各向同性相时,样品对泵浦光的吸收和自发荧光辐射效率会显著下降,同时光散射反馈也较弱,在较大的泵浦能量时仍旧可以实现液晶侧向随机激光辐射。最引人注目的是在液晶相变温度(?52℃)附近,其特殊的泵浦吸收特性和光散射特性,使得侧向辐射随机激光显现出特殊的空间分布、偏振特性和模式行为。利用边缘刻蚀亚毫米量级的、不同宽度的电极作基底,产生电控的液晶指向矢旋转区与指向矢方向固定的相连区用于光泵浦产生侧向光辐射,发现刻蚀区域的长度和外加电压的大小可以控制泵浦光吸收和自发荧光辐射效率和光反馈特性,使得液晶侧向辐射随机激光出现随刻蚀区域长度变化的辐射光强度的电调谐特性,并且刻蚀区域的引入使得液晶侧向随机激光的模式行为随外加电压的变化特性不同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题来源及研究目的和意义
•   1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
•     1.2.1 随机激光的提出及其理论发展
•     1.2.2 液晶随机激光研究发展
•     1.2.3 随机激光器的应用前景
•     1.2.4 研究现状分析
•   1.3 研究内容
• 第2章 染料掺杂向列液晶侧向随机激光辐射的实现及特性表征
•   2.1 引言
•   2.2 染料掺杂向列液晶样品的制备和表征
•   2.3 液晶侧向辐射随机激光的实现
•   2.4 液晶样品侧向辐射随机激光的表征
•     2.4.1 液晶侧向辐射随机激光的阈值特性
•     2.4.2 液晶侧向辐射随机激光的光斑分布
•     2.4.3 液晶侧向辐射随机激光的偏振特性
•   2.5 本章小结
• 第3章 液晶侧向辐射随机激光的电控及温控特性
•   3.1 引言
•   3.2 外加电压对液晶样品侧向辐射随机激光的影响
•     3.2.1 外加电压对向列液晶分子指向矢的偏转作用
•     3.2.2 液晶侧向随机激光的阈值和强度的电控特性
•     3.2.3 液晶侧向随机激光的电控偏振特性
•   3.3 温度对于液晶样品侧向辐射随机激光的影响
•     3.3.1 温度对液晶样品侧向辐射光阈值和光谱的影响
•     3.3.2 温度对液晶样品侧向辐射随机激光偏振和光斑的影响
•   3.4 本章小结
• 第4章 侧向辐射随机激光的边界折射率反馈调制
•   4.1 引言
•   4.2 边界折射率对侧向辐射随机激光阈值特性的影响
•     4.2.1 样品的制备表征
•     4.2.2 不同电压对侧向辐射随机激光阈值的影响
•     4.2.3 不同边界折射率对侧向辐射随机激光阈值的影响
•   4.3 边界折射率反馈对侧向辐射随机激光谱特性的影响
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 洪荣取

导师: 姚凤凤

关键词: 随机激光,向列液晶,侧向随机激光辐射,电压调控,温度调控

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,化学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TN24;O753.2

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.003362

总页数: 61

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