宽范围电控胆甾相液晶激光研究

论文摘要

胆甾相液晶作为一种可自组装电响应光子晶体材料,是光电子领域最有前景的智能材料之一。染料掺杂胆甾相液晶激光具有结构简单,易制备,微型化,可调控的特点,在传感,通信,显示等领域具有巨大应用潜力。基于胆甾相液晶的多重结构,既可以获得出射模式单一的带边激光也能获得多波长激光。利用胆甾相液晶的多种外场响应,可以实现胆甾相液晶激光调控,但调控方式中最有前景的电场调控由于容易改变体系的螺旋轴方向,甚至解螺旋,难以实现大范围激光调控限制了电控优势的发挥。本文利用不同频率电场诱导负介电各向异性的染料掺杂胆甾相液晶分子排列,获得了不同有序程度的胆甾相液晶分子排列结构。不同的低频交流电场可以获得不同激光分布范围的多波长激光,在合适频率下可以获得的最宽覆盖范围达到60 nm;而在高频交流电场和直流电场作用下可以获得带边激光,从而实现了胆甾相液晶多波长激光和带边激光的电控切换以及对多波长激光分布范围的调控。利用不同双折射率的胆甾相液晶在低频电场诱导下获得了不同分布范围的多波长激光,证明胆甾相液晶光子带隙带宽与这种多波长激光分布成正相关。一定程度建立起胆甾相液晶结构与出射激光的关系。通过向负介电各向异性胆甾相液晶体系中引入聚合物网络,利用网络的直流电场响应,带动液晶分子运动,获得螺距的梯度分布同时不改变螺旋轴的方向,实现了带隙的带宽调控。通过对体系可聚合单体浓度占比的优化,获得了均匀低功耗的电致变色器件,光谱基本覆盖可见光。向这种液晶和聚合物网络的复合体系中引入激光染料,在低单体浓度时获得了可调控的多波长激光。通过增加掺杂可聚合单体浓度获得更加密集的聚合物网络,增强网络与液晶分子的协同性,实现了直流电场调控的带边激光,在单一染料掺杂的情况下调控范围超过110 nm,基本覆盖了染料的荧光区域。而且这种利用电场调控带隙拓宽实现激光调控是一种区别于带隙移动的新调控模式。这种染料掺杂聚合物稳定胆甾相液晶激光基于其连续可调可回复,响应速度快,稳定性好,而且具有与其螺旋结构一致的圆偏振性等特性将会在智能光电领域有十分广泛的应用。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韦成

导师: 陆红波

关键词: 胆甾相液晶,带边激光,多波长激光,电控,聚合物网络

来源: 合肥工业大学

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: 合肥工业大学

分类号: TN24;O753.2

总页数: 77

文件大小: 8819K

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