[发明专利]一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备

说明书

本发明公开了一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备。该聚合物胆甾相液晶激光器，包括激光器主体，激光器主体包括透光导电基板、聚合物胆甾相液晶层、贵金属反射层和谐振腔单元；透光导电基板上具有平行取向层；聚合物胆甾相液晶层设于所述平行取向层的表面；贵金属反射层与聚合物胆甾相液晶层间隔相对设置；所述谐振腔单元夹设于贵金属反射层与聚合物胆甾相液晶层之间；谐振腔单元内填充有平面光波导，平面光波导包括钙钛矿量子点层和透明分隔层，透明分隔层分设于钙钛矿量子点层上朝向聚合物胆甾相液晶层和贵金属反射层的两表面。通过以上结构设计，该聚合物胆甾相液晶激光器激光阈值低、辐射强度高且可重复性好。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其是涉及一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备。

背景技术

激光器通常由泵浦源、谐振腔和增益介质三部分组成。增益介质一般为发光染料或者半导体发光材料，泵浦源作为外部能量源，让增益介质产生粒子数反转，而谐振腔选择频率波长一定的光进行增益放大，当产生的光的增益大于损耗的阈值，激光器即可产生激光出射。目前最常用的激光器是半导体激光器，但半导体激光器温度特性差、输出光容易发散而且易产生噪声，在一些场合并不适合运用。与之相对，胆甾相液晶作为一种一维光子晶体，具有布拉格反射的特性，能够选择性反射特定波长的光。以此原理制备的胆甾相液晶激光器有着稳定性高、调谐范围大等优点，可以解决半导体激光器存在的一些缺点。然而，液晶激光器的增益介质通常为发光染料，如DCM和PM597，但普通发光染料会使得聚合物稳定液晶激光器的激光阈值高而发射强度低。最近新研究的钙钛矿量子点掺杂型液晶激光器虽然能解决激光阈值高的缺点，但是通常将钙钛矿量子点掺杂入胆甾相液晶的分散性很差，器件的可重复性很低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备。

本发明的第一方面，提出了一种聚合物胆甾相液晶激光器，包括激光器主体，所述激光器主体包括：

透光导电基板，所述透光导电基板上具有平行取向层；

第一反射层，所述第一反射层为聚合物胆甾相液晶层，所述第一反射层设于所述平行取向层的表面；

第二反射层，所述第二反射层为贵金属反射层，所述第二反射层与所述第一反射层间隔相对设置；

谐振腔单元，所述谐振腔单元夹设于所述第一反射层与所述第二反射层之间；所述谐振腔单元内填充有平面光波导，所述平面光波导包括钙钛矿量子点层和透明分隔层，所述透明分隔层分设于所述钙钛矿量子点层上朝向所述第一反射层和所述第二反射层的两表面。

根据本发明实施例的聚合物胆甾相液晶激光器，至少具有以下有益效果：该聚合物胆甾相液晶激光器在使用时可配合泵浦源使用，当其中的钙钛矿量子点层受泵浦源激发的放大自发辐射(ASE)的辐射光波长刚好与聚合物胆甾相液晶层的反射波段有重叠时，放大自发辐射产生的辐射光就会因聚合物胆甾相液晶层的布拉格反射而被不断反射，反射光进一步激发钙钛矿量子点产生受激辐射，进而不断实现光增益，当产生的光增益大于器件中因反射与折射造成的光损耗时，即可实现激光出射。并且，该聚合物胆甾相液晶激光器中的钙钛矿量子点层具有较高的荧光量子产率(可达50～100％)，这可使其更容易产生ASE，相应地更容易产生激光出射，进而导致激光器具有更高的发射强度和更低的激光阈值，辐射阈值相比于常见的半导体激光器更低。另外，聚合物胆甾相液晶层作为第一反射层，贵金属反射层作为第二反射层，其具有高于聚合物胆甾相液晶层的反射率，而两反射层的反射率差异使得聚合物胆甾相液晶激光器无需对两个反射层的反射率进行专门差异设计。通过以上结构设计，该聚合物胆甾相液晶激光器激光阈值可低至0.14mJ/cm²、辐射强度高且可重复性好。