聚合物分散液晶随机激光研究

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随机激光是光在无序增益介质内随机行走经过多重散射并被受激辐射放大的现象。其光学反馈来自无序增益介质的多重散射作用,而传统激光器需要精确对准的谐振腔提供光学反馈。聚合物分散液晶(PDLC)的可调谐特性(电磁,热,机械)和散射各向异性使它广泛应用于多种光学器件中。聚合物分散液晶液-固相转变过程使得聚合物分散液晶具备丰富的结构变化,其散射机制也会改变,影响随机激光出射。  本文采用532nm波长的光源通过光诱发相分离(PIPS)制备染料掺杂聚合物分散液晶(DDPDLC)样品。研究了取向层对25um盒厚及10um盒厚的DDPDLC样品出射随机激光的影响,实验发现两种盒厚的DDPDLC取向样品均由于取向层的取向锚定力在PIPS固化的过程中改变了DDPDLC样品相分离结构,在取向层接触面处形成液晶滴致密、粒径变大的厚度约为0.5um的层状区域,从而形成分层结构。光被局域在层状区域内,增大了散射强度,分立尖峰强度增强。取向层使得25um盒厚DDPDLC样品阈值由4.1u J/pulse降低到3.5u J/pulse;10um盒厚DDPDLC样品阈值由3u J/pulse降低到1.9u J/pulse。  此外,本文通过静电自组装法制备了多层银膜,并利用退火调控银膜表面结构,实现了粗糙银膜对DDPDLC随机激光的增强效应。未退火银膜DDPDLC样品的粗糙银膜衬底增大了体系扩散反馈与泵浦光的利用率,从而随机激光阈值降低到了1.2u J/pulse。退火银膜DDPDLC样品的粗糙银膜衬底上,二次组装形成的大颗粒纳米粒子具有较大的散射截面、增强了体系内的散射强度;DDPDLC辐射谱线处于共振吸收波段内,银颗粒与染料分子发生共振耦合,随机激光阈值降低到了0.2uJ/pulse。这些工作为研究染料掺杂聚合物分散液晶随机激光器提供了富有价值的参考。
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