全息液晶/聚合物光栅的制备

将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合 ,以Ar+激光器为光源 ,使混合物在激光干涉光场的引发下发生光化学反应 ,从而导致液晶与预聚物发生相分离 ,形成全息液晶 /聚合物相位光栅。采用光学显微镜和He Ne激光器对所制样品进行测试 ,结果表明 ,当液晶含量在 30 %～ 45 %范围时 ,所制样品具有较好的栅结构 ,其衍射效率具有电场可调性。

单体平均官能度对制备液晶/聚合物光栅的影响

液晶/聚合物光栅,即全息聚合物分散液晶光栅(Holographicpolymerdispersedliquidcrystal,HPDLC)是一种新型光电子信息功能器件。采用紫外光固化丙烯酸脂和向列相液晶TEB30A制备了透射HPDLC型光栅,探讨了单体平均官能度对液晶/聚合物光栅的影响。实验将官能度分别为2.0和5.0的两种单体混合,使平均官能度在2.0～5.0变化,制备出系列HPDLC透射型光栅,通过观察光栅形貌、测量光栅的衍射效率及驱动电压,分析了相分离过程中的光聚合速度和液晶扩散速度的匹配问题。

液晶分子取向对液晶/聚合物光栅电光特性以及激光出射特性的影响

报道了液晶分子不同取向对液晶/聚合物光栅电光特性以及激光出射的影响。通过扫描电子显微镜观察液晶/聚合物光栅的截面,成功观察到了光栅的体光栅结构。液晶分子垂直光栅矢量排列时,由于光栅形貌变差,衍射效率由液晶分子沿光栅矢量排列时的83.2%降低至72%,同时散射损耗由11.8%增加至19.1%。液晶分子垂直光栅矢量时,液晶/聚合物光栅的调谐电场由液晶分子沿光栅矢量时的13.6V/μm下降至3.1V/μm。液晶沿光栅矢量排列时,激光出射阈值更低,为利于激光出射的方向。本文工作为进一步加深对液晶/聚合物光栅以及染料掺杂分布式反馈选频的理解和认识,提供了指导和借鉴。

基于液晶/聚合物光栅选频的高效率有机半导体激光器

报道了一种基于液晶/聚合物光栅选频的高效率有机半导体激光器的制备方法。首先在一片玻璃基板上旋涂有机半导体荧光薄膜MEH-PPV作为增益介质,然后在其上通过光场中的定域光聚合制备液晶/聚合物光栅,形成分布式反馈(DFB)有机半导体激光器。激光出射阈值0.32μJ/pulse,斜率转化效率高达7.8%,呈现良好的s偏振特性。采集了激光束的光斑,轮廓清晰,呈现扇形结构。通过改变光栅周期,实现了53.4nm激光出射范围。本工作为新型有机激光器的制备提供了有益的指导和借鉴意义。

利用光聚合反应制作表面平整的聚合物光栅

提出利用紫外光聚合反应来制作聚合物光栅的方法 .实验发现 ,光栅的表面起伏深度很小 ,约为 12 4～0 7nm ;折射率调制较大 ,达到 0 0 10左右 .这种方法在低阶分布反馈聚合物激光器的制作中具有很好的应用前景 .

基于液晶/聚合物光栅的可调谐双波长有机激光器

本文报道了基于液晶/聚合物光栅的可调谐双波长有机激光器的制备,并研究了激光器出射激光的电调谐以及周期调谐性能。利用激光染料4-二氰亚甲基-2-甲基-6-对-二甲基氨基苯乙烯-4H-吡喃(DCM)和有机半导体材料聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔](MEH-PPV)同时作为增益介质,液晶/聚合物光栅作为谐振腔得到可调谐双波长有机激光器,对激光器施加电压或者改变液晶/聚合物光栅的周期可调谐激光器的出射波长。双波长有机激光器从DCM和MEH-PPV中出射的激光波长分别为608.3nm和632.1nm,在外加电场的作用下,出射激光波长分别蓝移了9.6nm和1.7nm。随着光栅周期从394nm增加到406nm,出射激光波长分别红移了18.4nm和19.2nm。本工作为可调谐有机双波长激光器的研究提供了有益的指导和借鉴意义。

基于液晶/聚合物光栅的高转化效率有机半导体激光器

采用有机半导体发光材料聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]作为增益介质,低官能度光敏单体制备的液晶/聚合物光栅作为外部反馈谐振腔,制备出参数可独立控制的分离式结构的有机半导体激光器.液晶/聚合物光栅中液晶分子的取向影响光栅折射率调制量,从而影响光栅的反馈能力,最终影响激光器出射激光的性能.通过研究发现决定液晶分子取向的主要有两种与光栅周期有关的作用力,利用这一原理制备不同周期的光栅,光栅周期小于450 nm时,相分离出的液晶分子取向由光栅矢量方向变为光栅沟槽方向,此时光栅的折射率调制量增加,光反馈能力增强.采用周期为395 nm的液晶/聚合物光栅制备二级布拉格散射的有机半导体激光器,相较于大周期光栅(593 nm)制备的激光器,激光阈值由0.70μJ/pulse降低至0.18μJ/pulse,转化效率由2.5%提高到6.4%,且出射激光垂直于基板表面发射,有利于后续的处理及应用.

基于透射式液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的研究

本文研究了染料掺杂透射式液晶/聚合物光栅的制备以及基于透射式液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的激光特性.实验选取DCM作为激光染料,制备了周期为586nm的掺杂DCM的透射式液晶/聚合物光栅;使用532nm输出的NdYAG倍频脉冲激光器作为抽运光源对染料掺杂液晶/聚合物光栅进行侧面抽运,得到了中心波长为603nm的窄线宽、低阈值激光输出.激光线宽为1.4nm、阈值能量约为17.3μJ,与之前国外的报道相比,阈值能量有了很大幅度的降低.

基于全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的波长调谐特性研究

首先制备了不同周期的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅并进行激光抽运实验,得到了激光器的调谐曲线,确定了激光器在574 nm到685 nm的谱带里均可以实现激光输出,即激光器具有110 nm左右的可调谐范围.之后,通过温控仪控制样品的温度,对周期为610 nm的染料掺杂全息液晶/聚合物光栅进行激光抽运,探测不同温度下的输出激光光谱,观察到随着温度由20℃升高到65℃,激光器的中心波长由627.9 nm减小到623 nm,产生了4.9 nm的波长蓝移.

基于低散射和高增益全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器

利用低官能度的丙烯酸酯单体进行全息液晶/聚合物光栅的制备,获得了具有聚合物支撑形貌的光栅结构.由于这种光栅内部不存在液晶微滴,当作为分布反馈式激光器的谐振腔时,可以有效降低光栅内部的散射损失(<4%),降低激光腔损耗.此外,选用的高折射率单体提升了光栅的折射率调制量,增强了光栅的反馈增益.在以上两种因素的共同作用下,采用染料DCM为激光工作物质,以532nm的Nd:YAG脉冲激光器作为抽运光源,最终获得了中心波长为635nm,转化效率为1.2%的高性能激光,在以阈值能量0.8μJ/pulse抽运下获得激光线宽0.3nm,较之国内外同类激光器的报道,在阈值、线宽、转化效率三方面均有不同程度提升.

基于聚合物支撑形貌液晶/聚合物光栅的低阈值分布反馈式激光器

利用低光强曝光进行全息液晶/聚合物光栅(HPDLC)的制备,获得了内部无液晶微滴具有聚合物支撑形貌的低散射透射光栅结构.分别研究了染料PM567,DCM,DCJTI的放大的自发辐射(ASE)阈值及相对出射光强等性质,得到三种染料中DCJIT的ASE阈值最低,相对出射光强最高,表明DCJTI更适于制备低阈值、高转化效率激光器.分别采用这三种染料制备基于聚合物支撑形貌光栅的分布反馈式激光器,通过改变光栅周期得到不同出射波长的激光.其中,以DCJTI为工作物质,得到中心波长为648 nm,阈值为0.65μJ/pulse,转化效率为1.6%,线宽为0.3 nm的高性能激光.与国内外同类激光器相比,在阈值、转化效率、线宽三个方面均有不同程度的提高.

一种应用在增强现实领域的倾斜液晶/聚合物体光栅的制备

体光栅波导作为实现增强现实显示的一种方案,其核心是体光栅的制备。本工作提出了一种简单,易于搭建的非对称曝光的光路,制备的倾斜体光栅衍射效率高达80%。使用632.8 nm He-Ne激光监测光栅的演化过程,结果表明光栅在25 s内反应结束,形成光栅。SEM图像证明了光栅的倾斜特性,并与理论计算结果一致。制备的倾斜体光栅的衍射效率失谐曲线与耦合波理论取得了良好的一致性,其半高宽为3.22°。倾斜体光栅可以被外界电场调谐,90%以及10%调谐场强分别为5.1 V/μm以及11.25 V/μm。本工作对倾斜/液晶聚合物体光栅的制备提供了积极的指导和借鉴。

大范围可调谐液晶/聚合物光栅有机半导体激光器

基于液晶/聚合物光栅,以MDMO-PPV为增益介质,在抽运增益介质层不同位置处对出射激光波长进行粗略调谐,通过施加外部电压对出射激光波长进行精密调谐,最终得到调谐范围为18 nm、可连续精密调谐的液晶/聚合物光栅有机半导体激光器。该研究可为改进可调谐分布反馈有机半导体激光器提供一些新思路。

交联剂对聚合物/液晶光栅的影响

利用激光干涉条纹引发预聚物/液晶混合物相分离,形成液晶与聚合物周期交替排列的液晶光栅。研究了组成材料中交联剂N-乙烯基吡咯烷酮(1-vinyl-2-pyrrolidone,NVP)对光栅形貌和衍射效率的影响,通过改变NVP的含量,分析NVP在光栅形成中的作用,确立了NVP的最佳含量。实验结果表明,NVP具有调节混合物系统官能度与体系黏度、交联密度及影响反应速度的作用,在适量的NVP含量下,光栅的衍射效率得到优化。

湿度和温度对聚合物光纤光栅反射波长漂移量的影响

针对固体火箭发动机纤维缠绕壳体状态监测中局部可能出现大应变情况,采用聚合物光纤布拉格光栅(polymer optical fiber Bragg grating,POFBG)传感器对大应变进行检测;分析了湿度和温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响,建立了湿度传感模型、温度传感模型和温度湿度混合模型,并通过MATLAB进行数值仿真,结果表明,反射波长随温度的升高而减小,随湿度的增加而增大,并受到温度和湿度的交叉影响,这与文献报道的实验结果比较吻合。

高对比度低压驱动全息聚合物分散液晶光栅

为了降低全息聚合物分散液晶光栅的驱动电压并提高其对比度,基于偏振原理设计了一种新型电调谐光栅。对传统的全息聚合物分散液晶(HPDLC)光栅进行了基板表面取向处理,加强液晶的均一排列程度,消除了液晶区域内的散射;然后,在光栅前面放置扭曲向列(TN)偏振调谐器,通过调节入射光的偏振方向,实现光栅内液晶折射率的变化,进而改变与聚合物折射率的差别,实现衍射强度的调谐。实验结果表明:光栅的阈值电压降低到了0.75～0.8V,对比度提高到了245:1,是传统HPDLC光栅的6～7倍,同时也大幅降低了散射损失且稳定性良好,可满足高端光学设备及显示产品方面的需求。

聚合物阵列波导光栅复用器关键技术的研究

介绍了阵列波导光栅 (AWG)复用器的工作原理 ;运用光栅衍射理论和马卡提里近似法 ,对中心波长为 1.5 5 μm ,波长间隔为 1.6nm的聚合物AWG进行参量设计 ,通过数值模拟验证了设计的正确性 用甲基丙烯酸甲酯类聚合物对AWG的制备工艺进行了研究 ,用铝作掩模制作了聚合物光波导 ,测试结果表明在 1.5 5

基于聚合物分散液晶全息光栅的可调增益均衡器

从理论和实验两方面分析研究了聚合物分散液晶全息光栅在632.8nm光波的入射下的衍射谱特性和电压可调特性,实验结果与耦合波理论的计算结果具有很好的一致性,从实验上验证了用耦合波理论来描述聚合物分散液晶全息光栅的衍射特性是恰当的.并且提出了利用聚合物分散液晶全息光栅对掺饵光纤放大器增益谱进行平坦化的方法,利用聚合物分散液晶全息光栅的电压可调特性可实现动态增益均衡.运用该方法,可使掺饵光纤放大器在C波段1530～1560 nm内,温度在0℃～65℃范围内变化,掺饵光纤放大器自发辐射谱的不平坦度从3.3dB降到0.2dBp-p(峰-峰值).

聚合物阵列波导光栅复用器/解复用器的参数设计与损耗分析

对中心波长为 1 5 5 μm、波长间隔为 1 6nm的聚合物阵列波导光栅波分复用 解复用器进行参数设计 ,并对器件的损耗进行分析 .

聚合物光纤布拉格光栅在固体火箭发动机大应变测量中的应用(英文)

论证了聚合物光纤布拉格光栅(POFBG)在固体火箭发动机(SRM)纤维缠绕壳体大应变测量中应用的可行性。介绍了POFBG的制作和应用情况,阐述了POFBG传感方面的工作。建立了POFBG的应变模型、温度模型和湿度模型,分析了应变参量、温度参量、湿度参量对反射波长漂移量的影响,并提出了应变参量与湿度参量、温度参量分离的方案。通过MATLAB,对应变、温度和湿度变化进行了数值仿真。结果表明:反射波长随应变的增加而增大,随温度的升高而减小,随湿度的增加而增大,并受到温度和湿度的交叉影响,这与文献报道的实验结果比较吻合。文中的研究有益于进一步开展聚合物光纤光栅在SRM纤维增强复合材料应变测量中的研究。