【摘要】：相比于傳統(tǒng)激光器,隨機激光器不需要外加諧振腔,其反饋由光子的多重散射提供。多重散射增大了光子在增益介質(zhì)中的光程。當散射強度較弱,光的傳播路徑未形成閉合回路時,光在介質(zhì)中得到的是非相干反饋,表現(xiàn)為出射譜線窄化、強度增強,產(chǎn)生的是非相干隨機激光;當散射強度增強后,光子經(jīng)過多重散射之后有一定概率回到原來的位置,形成類似傳統(tǒng)激光器的諧振腔,光在其中得到相干反饋,出射譜線出現(xiàn)分立的激光尖峰,產(chǎn)生的是相干隨機激光。目前基于相干隨機激光的半經(jīng)典理論,研究者已經(jīng)開始討論隨機激光模式的理論計算方法。隨機激光器制作成本低、尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單,在顯示、偏振成像技術(shù)、環(huán)境光源、傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。液晶基隨機激光器就是以液晶作為無序散射介質(zhì)的隨機激光器。本文在液晶基隨機激光器中,利用光控的方法對液晶分子進行取向,并研究了光控取向?qū)﹄S機激光的閾值、偏振態(tài)等特性的影響;研究了剪切應(yīng)力對染料摻雜聚合物分散液晶(DDPDLC)隨機激光強度及偏振度的影響。對液晶基隨機激光器進行光控取向,研究了光控取向?qū)﹄S機激光的影響。首先,對比了取向樣品與非取向樣品所出射隨機激光的特性。50μm無取向樣品所出射隨機激光的閾值為1.1 m W/pulse,低于取向樣品所出射的隨機激光閾值(1.3m W/pulse),這主要是因為在泵浦過程中,取向樣品中的甲基紅(MR)與PM597形成了競爭吸收。無取向樣品所出射隨機激光的偏振度為0.1,明顯低于取向樣品所出射的隨機激光偏振度,這是因為無取向樣品中液晶分子隨機分布、且PM597的吸收具有各向異性性。本論文還研究了樣品厚度對取向樣品所出射的隨機激光性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著樣品厚度從12.5μm增加到50μm,所出射的隨機激光閾值從2 m W/pulse降低到1.3 m W/pulse;隨著樣品厚度從50μm增加到100μm,所出射的隨機激光閾值從1.3 m W/pulse增大到3.1 m W/pulse。這是因為隨著厚度繼續(xù)增加,泵浦效率達到飽和,但是損耗增加了。隨著樣品厚度從12.5μm增加到50μm,偏振度從0.76升高到0.98;隨著樣品厚度從50μm繼續(xù)增加到100μm,偏振度從0.98降低到0.75。這主要是因為隨著厚度的增加,泵浦滲透深度和取向深度的共同作用區(qū)域逐漸減小,從而使取向?qū)拥挠绊懺絹碓叫�。光控取向使DDPDLC所出射的隨機激光具有很高的偏振度,可以為染料液晶隨機激光器在顯示、偏振成像、傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用提供重要的參考。不僅如此,光控取向技術(shù)在隨機激光領(lǐng)域的成功實現(xiàn),為隨機激光器的多域取向提供了重要的參考,對矢量隨機激光的實現(xiàn)有重大意義。在DDPDLC中,通過施加剪切力,可以調(diào)節(jié)所出射隨機激光的閾值及偏振度。隨著剪切距離由0 mm增加到4 mm,樣品所出射隨機激光的強度降低,閾值從2.0 m J/pulse升高到4.0 m J/pulse,偏振度從0.1增加到0.78。這是因為在剪切過程中,由于聚合物網(wǎng)格的形變及液晶分子的棒狀分子結(jié)構(gòu),液晶微滴逐漸沿著剪切方向取向。DDPDLC隨機激光器的散射由聚合物與液晶分子的折射率差提供。將施加剪切力的方向定義為平行方向。由于液晶分子的光學(xué)各向異性,隨著液晶分子沿著剪切方向取向,在垂直方向上,折射率差逐漸減小到0.03(no-np),在平行方向上,折射率差逐漸增大到0.26(ne-np)。即隨著剪切距離的增加,垂直方向上散射強度逐漸減小,平行方向上散射強度增強。通過對DDPDLC施加剪切力,可以控制所出射的隨機激光的強度及偏振度。該方法成本低,結(jié)構(gòu)簡單,實現(xiàn)方便,在光傳感、液晶顯示領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用價值。
【圖文】：

上世紀六十年代問世以來，，憑借其單色性，相干性基礎(chǔ)科學(xué)及技術(shù)應(yīng)用方面獲得了廣泛的關(guān)注和研究光器問世以來，許多種類的激光器也相繼問世[1]，GaS,InP 等） 激光器、 固體激光器、 激光二極管激光器等。傳統(tǒng)激光器包含三個基本元素：泵浦界激勵源的泵浦下，光在諧振腔內(nèi)來回反射，通大于損耗時，系統(tǒng)達到閾值并出射激光，如圖 射激光模式，即決定了出射光的頻率和方向[2]。根光出射過程中竭力避免的，因為散射會導(dǎo)致光子大，Q 值降低，而且會導(dǎo)致光場產(chǎn)生畸變，破壞而在無序增益介質(zhì)中，光散射對激光的放大和反饋光在增益介質(zhì)中的光程和駐留時間，從而獲得受激

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文的取向方向。將第二基板的取向方向定義為 x 方向，則第一基板的 方向。泵浦光入射到第一基板，保持泵浦光的偏振方向為 x 方向片長軸與 x 軸之間的夾角θ來研究出射的隨機激光偏振方向，如。發(fā)現(xiàn)在第一基板出射的激光在θ=0 時強度最低，θ=90 時強度振方向平行于第一基板的取向方向。同樣的，在第二基板出射的隨方向平行于其取向方向。這是因為染料分子與液晶分子之間存在的染料分子的躍遷偶極矩也平行于出射基板的取向方向，如圖 1-3
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN24;O753.2

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本文編號：2639004