[发明专利]一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器及其制备方法，属于可调谐激光器技术领域。本发明所述一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器包括毛细管玻璃基体、光控取向膜、胆甾相液晶、激光材料,毛细管玻璃基体内侧设有光控取向薄膜，光控取向膜呈轴对称设置，且围成的空间内设有胆甾相液晶和激光材料。本发明设计了一种在毛细管基体内实现染料掺杂胆甾相液晶的激光发射，该发射兼具分布反馈激光发射和回音壁模式激光发射，通过优化毛细管内径、光控取向膜厚度、染料掺杂胆甾相液晶等结构参数，可以提高胆甾相液晶激光器的发射效率，具有很好的温度调谐特性。

技术领域

本发明涉及一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器及其制备方法，属于可调谐激光器技术领域。

背景技术

可调谐激光器可以在一定范围内连续改变激光输出波长，广泛应用于光谱学、医学、信息处理和通信等领域。固体可调谐激光器具有结构紧凑，经久耐用等优点，但调谐时间较长；半导体激光器具有转换效率高、体积小、重量轻、直接调制等优点，但激光性能受温度影响大，在方向性、单色性和相干性等方面较差；光纤可调谐激光器输出激光调谐范围较大，但温度稳定性差。液晶可调谐激光器具有从近紫外到近红外宽波长调谐范围的特点，并且尺寸小、线宽窄、高光学效率和低阈值等有点。常用的胆甾相液晶是由手性材料与向列相液晶混合而成，其分子呈周期性左旋或右旋排列，是一维光子晶体材料，具有光学禁带。在胆甾相液晶中掺入激光染料，经泵浦后在禁带边缘能产生低阈值激光，通过光、电、热等外场作用可以改变胆甾相液晶螺距的长度，引起禁带变化，从而实现可调谐分布式反馈激光发射。

目前，关于染料掺杂胆甾相液晶激光发射的研究，或是基于玻璃基板的分布反馈激光发射或是基于微滴结构回音壁模式激光发射，2012年Yoshida等人提出可调谐胆甾相液晶微滴，通过在聚合物基质中嵌入纳米尺寸的液晶网孔来实现对折射率的调制进而控制反射带；2014年Lagerwall等人提出胆甾相液晶微滴间的光通信可调谐多彩模式及其在光通信开关、光耦合器和防伪标签中的应用；2012年，岱钦等人设计了一种楔形盒结构的染料掺杂液晶激光器，并利用楔形盒中胆甾相液晶形成的螺距梯度结构实现了液晶激光器的空间位置调谐；2013年，Hiroyuki Yoshida等人设计了一种胆甾相液晶螺旋轴与器件表面平行，胆甾相液晶层下放置一层活性聚合物用以提供辅助增益的胆甾相液晶激光器。但是，玻璃基板结构和液晶微滴结构的激光输出效率均较低，并且微滴结构不够稳定，使其难于实用。因此本发明设计了一种在毛细管内实现染料掺杂胆甾相液晶的激光发射，该发射兼具分布反馈激光发射和回音壁模式激光发射，同时，具有良好的稳定性，易于实用化。

发明内容

本发明的目的是为了解决基于玻璃基板结构和液晶微滴结构的染料掺杂胆甾相液晶激光发射输出效率较低，且微滴结构不够稳定，使其难于实用的问题。提出了一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器，包括毛细管玻璃基体1、光控取向薄膜2、胆甾相液晶3、激光染料4，所述毛细管玻璃基体1为是一个空心圆柱体。所述的毛细管玻璃基体1内侧设有光控取向薄膜2，光控取向处理，所述光控取向薄膜2围成的空间内设有胆甾相液晶3和激光染料4。所述毛细管玻璃基体1的内壁镀有厚度为100-200纳米的光控取向薄膜2，光控取向薄膜2呈同轴均匀分布。

本发明的一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器还可以包括：将1μg激光染料掺入0.1ml胆甾相液晶溶液，所述的胆甾相液晶溶液将以手性剂以质量比19.8％掺入向列相液晶中得到的。

所述的一种兼具回音壁模式与分布反馈发射的液晶可调谐激光器的制备方法，包括下述工艺步骤：