染料掺杂手性向列相液晶激光器研究获进展

自从激光器被首次研制出来，对适应性更强的激光器的需求有增无减。手性向列相液晶（CLC）是一类有望塑造未来激光器使用方式的新兴设备，因为它们拥有较低阈值、易于制造，并且可在更广范围的电磁谱内进行调谐。关于如何在这些设备中选择频带边沿模式——决定了发送激光的能量——的最新工作，或许为将来的激光器如何被调谐带来了希望。

激光腔由一种掺杂有荧光染料的手性向列相液晶形成。这种液晶会在激光腔中创建光子带隙。一个科研团队展示了一种仅通过应用20伏电压，便能使激光器在光子带隙长波长和短波长边沿之间电动转换发射物的技术。他们在美国物理联合会（AIP）所属《应用物理快报》上报告了这一成果。

“我们的贡献是找到了一种改变CLC结构中增益介质（荧光染料）跃迁偶极矩方向的方法，并且在无须调谐光子带隙位置的情形下实现了长波长和短波长边沿之间的模式选择。”论文作者之一Chun－Ta Wang介绍说，“我们还展示了一种聚合物稳定的CLC系统，而这改善了激光器的稳定性、发送激光的能力以及阈值电压。”

CLC激光器通过一系列自组装成螺旋形模式并在随后充当激光器腔室的液晶发挥作用。这些螺旋状结构是手性的，意味着它们在同一方向作螺旋式移动。这使得它们可在较广的波长范围内被调谐。虽然很多诸如DVD播放机中使用的雷射二极体等激光器被固定在一种颜色上，但很多CLC激光器可被调谐成在可见光光谱范围内外的多种颜色。

除了调谐激光波长，一个探索的热点领域是发现通过将激光模式从一个光子带隙边沿转换到另一个从而调谐波长的不同方法。迄今为止，一些尝试表明有可能在长、短波长边沿之间转换。Wang带领的团队证实，这种模式转换是可能的。其方法是：将直流电场应用到荧光染料中，从而在不影响带隙光谱位置的情况下改变有序参数。研究人员通过改变液晶和染料的比率并且利用光导纤维光谱法记录激光输出值，测试了3种混合物。他们发现，所有样本都有可能从短波长边沿转换到长波长边沿发送激光。而且，聚合物稳定的平面CLC样本能利用额外的结构稳定性反过来转换两种模式，并且表现出改良的性能和阈值电压。

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