染料液晶基随机激光的偏振态研究.pdf

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1、第一章绪论学校代码：10286分类号：O43密级：公开UDC：621.3学号：151180染料液晶基随机激光的偏振态研究研究生姓名：李芳杰导师姓名：叶莉华副教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电子科学与技术论文答辩日期2018年6月8日二级学科名称物理电子学学位授予日期答辩委员会主席恽斌峰评阅人顾兵张旭苹2018年6月8日硕士学位论文染料液晶基随机激光的偏振态研究专业名称：物理电子学研究生姓名：李芳杰导师姓名：叶莉华副教授STUDYONPOLARIZATIONOFDYE-DOPEDLIQUI

2、DCRYSTALRANDOMLASERAThesissubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLiFangjieSupervisedbyProf.LihuaYeSchoolofElectronicScience&EngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别

3、加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内

4、容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要相比于传统激光器，随机激光器不需要外加谐振腔，其反馈由光子的多重散射提供。多重散射增大了光子在增益介质中的光程。当散射强度较弱，光的传播路径未形成闭合回路时，光在介质中得到的是非相干反馈，表现为出射谱线窄化、强度增强，产生的是非相干随机激光；当散射强度增强后，光子经过多重散射之后有一定

5、概率回到原来的位置，形成类似传统激光器的谐振腔，光在其中得到相干反馈，出射谱线出现分立的激光尖峰，产生的是相干随机激光。目前基于相干随机激光的半经典理论，研究者已经开始讨论随机激光模式的理论计算方法。随机激光器制作成本低、尺寸小、结构简单，在显示、偏振成像技术、环境光源、传感等领域具有广阔的应用前景。液晶基随机激光器就是以液晶作为无序散射介质的随机激光器。本文在液晶基随机激光器中，利用光控的方法对液晶分子进行取向，并研究了光控取向对随机激光的阈值、偏振态等特性的影响；研究了剪切应力对染料掺杂聚合物分散液晶（DD

6、PDLC）随机激光强度及偏振度的影响。对液晶基随机激光器进行光控取向，研究了光控取向对随机激光的影响。首先，对比了取向样品与非取向样品所出射随机激光的特性。50μm无取向样品所出射随机激光的阈值为1.1mW/pulse,低于取向样品所出射的随机激光阈值（1.3mW/pulse），这主要是因为在泵浦过程中，取向样品中的甲基红(MR)与PM597形成了竞争吸收。无取向样品所出射随机激光的偏振度为0.1,明显低于取向样品所出射的随机激光偏振度，这是因为无取向样品中液晶分子随机分布、且PM597的吸收具有各向异性性。本

7、论文还研究了样品厚度对取向样品所出射的随机激光性质的影响，发现随着样品厚度从12.5μm增加到50μm，所出射的随机激光阈值从2mW/pulse降低到1.3mW/pulse；随着样品厚度从50μm增加到100μm，所出射的随机激光阈值从1.3mW/pulse增大到3.1mW/pulse。这是因为随着厚度继续增加，泵浦效率达到饱和，但是损耗增加了。随着样品厚度从12.5μm增加到50μm，偏振度从0.76升高到0.98；随着样品厚度从50μm继续增加到100μm，偏振度从0.98降低到0.75。这主要是因为随着厚

8、度的增加，泵浦渗透深度和取向深度的共同作用区域逐渐减小，从而使取向层的影响越来越小。光控取向使DDPDLC所出射的随机激光具有很高的偏振度，可以为染料液晶随机激光器在显示、偏振成像、传感器等领域的应用提供重要的参考。不仅如此，光控取向技术在随机激光领域的成功实现，为随机激光器的多域取向提供了重要的参考，对矢量随机激光的实现有重大意义。在DDPDLC中，通过施加剪切力，可以调节所出射随机