CN101023152A - 液晶装置 - Google Patents
液晶装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101023152A CN101023152A CNA2005800296315A CN200580029631A CN101023152A CN 101023152 A CN101023152 A CN 101023152A CN A2005800296315 A CNA2005800296315 A CN A2005800296315A CN 200580029631 A CN200580029631 A CN 200580029631A CN 101023152 A CN101023152 A CN 101023152A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal material
- screw shaft
- light
- optically
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 22
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 claims description 11
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 claims 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims 1
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 18
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 239000000990 laser dye Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 241000931526 Acer campestre Species 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003098 cholesteric effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 2
- 230000001343 mnemonic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- WLPATYNQCGVFFH-UHFFFAOYSA-N 2-phenylbenzonitrile Chemical group N#CC1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 WLPATYNQCGVFFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004990 Smectic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/60—Pleochroic dyes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
- C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
- C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lasers (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
一种可调谐激光装置，包括封闭液晶材料层的第一和第二单元壁，该液晶材料层在无施加场的情形下具有与该单元壁的内表面近似垂直的螺旋轴。该液晶材料包含荧光、磷光、发光或者稀土染料。该装置包括用于施加与螺旋轴近似垂直的横向电场的电极。本发明还提供了一种电学调整光子能带边缘激光器的峰值波长的方法，该激光器包括具有螺旋轴的旋光向列液晶材料、以及该液晶材料内的由合适的光源光学泵取的荧光、磷光、发光或者稀土染料。该方法包括施加与所述螺旋轴近似垂直的电场，从而通过扰曲电效应使该螺旋形变。
Description
技术领域
本发明涉及液晶装置，具体地涉及可调谐激光装置和光束导向(beamsteering)装置以及使用这些装置的方法。
背景技术
近年来，已有诸多报导致力于在有机1-5材料和无机6-8材料中形成光子带隙(PBG)结构。由于天然螺旋结构，旋光向列(N*)液晶在实现对光施加一维PBG的那些材料的潜能中已经起着重要的作用1-5。在一些情形中，对光呈现一维PBG的旋光液晶已经成为潜在的圆偏振光源的目标9，10。在带隙区域内，与螺旋旋转方向相同的偏振模式受到抑制，而仅允许相反方向的偏振。然而，在正确的环境下，在光子态密度发散的光子能带边缘11(PBE)处会发生低阈值的激射，这已经成为大多数对旋光向列光子带隙材料所进行的研究的重点12。
为了在该结构内产生辐射，通常外来荧光辐射体必须结合到液晶矩阵内。尽管已经有将纯旋光向列作为光辐射体的示例2，这通常需要波长为深紫外的泵取源(pump source)。已经表明1，产生低阈值PBE激光器的一个方法为使用染料掺杂旋光向列液晶，使得光子带隙的一个边缘与该染料的荧光曲线交叠。为了使激发阈值最小化，必须使诸如辐射效率、染料的量子效率、以及谐振器的品质因子之类的因素最大化13，14。
使用旋光向列液晶的一个优点为其具有与传统光子晶体相反的独特电光性能。先前的报导15已经探索了介电耦合对激光辐射的影响。
发明内容
根据本发明一个方案，提供了一种可调谐激光装置，其包括：封闭液晶材料层的第一和第二单元壁，该液晶材料层在无施加场的情形下具有近似一致取向的螺旋轴；该液晶材料内的荧光、磷光、发光或者稀土染料；以及用于施加与所述螺旋轴近似垂直的电场的电极。
本申请人已经发现，施加横向电场可以用于调谐激光波长。这种电学控制而非热学控制允许对激光波长进行快速和精细的调谐。
优选的液晶材料为正介电各向异性的旋光向列(chiral nematic)(胆甾型(cholesteric))液晶材料。然而，可选地使用旋光倾斜层列(chiral tiltedsmectic)材料或者蓝色相位材料。旋光性可以是液晶材料的本质中所固有的，或者可以通过加入旋光添加剂而产生。许多合适的旋光添加剂是可以通过商业获得的，例如BDH1305或者BDH1281(Merck NB-C)。优选的螺旋节距将取决于所使用的染料以及旋光向列溶剂。对于辐射可见光的染料，节距长度的范围为200nm至500nm，对于远程通信应用则需要更长的螺旋节距。液晶材料可以合成为包含荧光激光染料部分(moiety)、磷光、发光或稀土染料，或者液晶材料可具有诸如DCM之类的荧光激光染料或者可具有溶解在其中的磷光、发光或稀土染料。
本发明的优选方案提供了一种光子能带边缘激光器，该激光器由包含短节距染料掺杂的非对称双液晶原样品的有机薄膜制作。在N*螺旋轴的扰曲电形变的影响下，激射特性是可调整的，其中该形变由沿近似垂直于该轴施加的电场产生。已经发现，通过施加这种场可以有效地调谐激光波长。并不希望受理论的约束，申请人认为，与旋光向列中扰曲电光效应相同，这种效应是由于螺旋形变引起的PBE偏移所致。
因此，本发明的另一方案提供了一种电学调整光子能带边缘激光器的峰值波长的方法，该激光器包括具有螺旋轴的旋光向列液晶材料、以及位于该液晶材料中并由合适光源光学泵取的荧光、磷光、发光或稀土染料，该方法包括施加近似垂直于所述螺旋轴的电场，从而通过扰曲电效应使该螺旋形变。
对于大多数液晶材料来说，该扰曲电耦合效应非常小，通常被与电介质项相关联的二次电场所淹没。然而，最近已经合成了一系列的非对称双液晶原(bimesogen)，其已经表明17，18具有增强的扰曲电光性能。这些材料尤其优选作为本发明的液晶材料的组成。
旋光液晶材料的抑制频带对于入射到旋光液晶材料上的反射光具有次级效应，针对反射光不存在传播模式。因此，螺旋的扰曲电畸变允许对反射光的波长和方向进行电控制。因此，本发明的又一方案提供了一种使用旋光向列或旋光倾斜层列(smectic)液晶材料的扰曲电可控光束导向装置。
在以下说明书、附图和权利要求书中，本发明的其他方面和益处将变得显而易见。
附图说明
现在参照下述附图通过实例来进一步描述本发明，在附图中：
图1示出了非对称双液晶原宿主FFO8OCB的分子结构；
图2示出了DCM激光染料的分子结构；
图3为横向电极电光单元的显微照片，示出了在中心划出的50μm有源区；
图4为示出了泵取激光脉冲在所施加场内的时序的示波器轨迹；
图5为旋光向列液晶的典型反射谱的曲线图以及来自染料掺杂的旋光向列样品的激射辐射谱；
图6示出了在不同温度下与DCM掺杂的FFO8OCB*PBE激光器的辐射能量相关的激发能量；
图7示出了根据本发明一个方案，图3的电光单元中DCM掺杂的FFO8OCB*样品在一系列电场强度下的PBE激射辐射谱；以及
图8示出了根据本发明另一个方案的装置中峰值激射波长随所施加场的变化。
具体实施方式
材料和实验
使用非对称双液晶原作为向列液晶宿主来制备样品。内部合成非对称双液晶原α-(2′，4-二氟联苯-4′-氧基)-ω-(4-氰基联苯-4′-氧基)烷。由柔性烷基间隔段连接氰基联苯液晶原和2′，4-二氟联苯液晶原。将该双液晶原命名为助记(mnemonic)FFOnOCB，其中n对应于该柔性间隔段内的亚甲基单元的数目。n的优选数值范围为1至20。在本研究中，申请人使用FFO8OCB作为向列宿主。“均匀”长度的间隔段是指双液晶原FFO8OCB可以反平行地成全反式构象(all-trans conformation)，化学结构示于图1。
随后，该向列宿主与低浓度(～5wt％)的高扭曲力旋光掺杂剂(BDH1281，Merck NB-C)以及极易混溶的激光染料4-二氰亚甲基-2-甲基-6-(4-二甲基氨基苯乙烯)-4H-吡喃(DCM，Lambda Physik)(～2wt％)混合，该染料的结构示于图2。随后该混合物在烘箱中在150℃下加热24小时。以下将这种混合物称为DCM掺杂的FFO8OCB*。混合之后，该样品随后通过毛细作用注入到7.5μm厚的“明晰(lucid)”单元内。该单元的基板近似为平面的，并涂敷有摩擦的聚酰亚胺层以产生一定取向，以使得螺旋轴垂直玻璃基板(Grandjean织构)的平面。使用光学偏振显微镜和Linkam加热平台及控制器确定转变温度和旋光向列相位。从光学偏振显微镜发现，旋光向列DCM掺杂的FFO8OCB*的澄清温度(clearing temperature)Tc为144℃。
用于产生和监测激射的实验配置如下。使用来自Q型开关Nd:YAG激光器(Polaris II，New Wave Research)的532nm线照射样品单元。使用f＝10cm的物镜将该光束以直径约为160μm的斑点尺寸聚焦在样品上。为了调整温度，样品单元置于定制的加热元件/平台内，其由传统Linkam控制器控制。随后一束光纤收集该输出，且该辐射随后被0.04nm解析度的光度计(HR2000，Ocean Optics)解析。流线式过滤器(edge filter)用于分离泵取激光束和样品激光束。使用高灵敏度的能量计(Laserstar，Ophir)记录液晶激光的辐射能量。所有能量测量结果在50个脉冲上求平均。
已经确认了所涉及的材料的清晰的7.5μm单元中的激射行为，由在单元平面内的沉积了金的电极组成的电光单元被填充并置于泵取光束内。在这种布置中，10μm厚的电极使得可以垂直于螺旋轴(材料呈Grandjean织构)施加均匀的电场，并可以作为间隔元件，单元的罩固定在所述间隔元件上。这些电极被50μm宽的沟道间隔，其中样品被毛细填充到该沟道内。该单元罩预涂敷了PTFE的单向摩擦层，而该单元的基底旋转涂敷(spin-coat)了1％PVA水溶液。尽管该单元的基底上的电极阻止取向层(alignment layer的定向摩擦，已经发现，组合的这两个层提供了一种引起激射的Grandjean织构。图3示出所使用的横向电极电光单元的显微图像，在中心框出50μm宽的有源区。
使电光单元稳定以施加泵取脉冲，从而观察到从样品中输出的均匀的激射输出，此时穿过该单元的有源区施加从信号发生器(TTI)放大得到的电脉冲，以与来自泵取束的脉冲一致。图4示出了光电二极管对泵取脉冲的响应与所施加的电场之间关系的示波器轨迹。从该图可以看出，在初始施加电脉冲和泵取激光脉冲入射之间允许有大约200μs的时间段。这允许在引起激射之前，该材料在其指向矢形变(director deformation)上完全响应于该场。申请人先前未发表的关于具有非对称双液晶原的Grandjean织构中扰曲电光效应的工作19已经表明，材料响应时间约为100μs。
结果和讨论
图5示出了在DCM最大增益处PBE激射的典型反射带以及激射辐射谱。对无DCM的样品施加圆偏振白光而得到所示的反射带，从而去除通常掩蔽短波长边缘的染料吸收效应。在薄膜单元中，在该反射带外侧观察到次级干涉条纹(fringe)，表明该样品为严格取向的单畴样品。该图还清楚地示出了激射峰值与反射带/光子带隙的精确关联性。峰值出现在长波长带边的第一吸收最小值处。
图6示出了在多个不同温度下DCM掺杂的FFO8OCB*PBE激光器的总辐射能量与激发能量的关联性。图6的插图使得可以更近地检查激发阈值。在低激发能量下观察到自发辐射，对于高于激射阈值的由微分不连续(discontinuity in the differential)所表示的激发能量，总辐射能量与输入能量遵从熟悉的线性相关直至饱和极限。在最高激发能量(＞40μJ/脉冲)时，单元开始退化，尽管不是不可逆的，而且总辐射能量开始降低。螺旋节距约为350nm，而且所述螺旋节距在这些测量中近似不随温度变化。
观察到的对于PBE激光器工作效率的热学关联性也是值得关注。图6中示出了工作效率随温度上升而降低。由于PBE激光线保持在DCM的自发辐射最大值(590nm至620nm)以内，因此这不可能是造成该显著的与性能有关的温度关联性的原因。然而，热致PBE激光器的工作效率的热关联性可以通过辐射效率以及旋光向列品质因子的温度调谐来解释13，14。由于这个原因，在工作效率最大的温度下执行使用电光单元的场控测量。
图7示出了在一系列施加的电场下从该样品得到的激射光谱。可以看出激射峰值的红移(red-shift)随所施加场而增大的一般趋势。由于响应于由光度计记录的连续泵取脉冲时的系统波动，激射强度略微变化。然而，这里所示的强度的大幅变化被认为主要是由于由所施加场引起的提供该反射带的旋光向列螺旋的形变、以及Grandjean织构的退化所引起。还认为17，与明晰单元内观察到的激射辐射相比，后一种因素对该电光单元内观察到的激射辐射的光谱宽度增加起着主要贡献。去除该场时，激光辐射线立即返回到其初始的零场光谱位置和强度。
从如图8所示的峰值激光波长与所施加的场之间的曲线图可以清楚地看出该红移的范围。对于所使用的放大器可得到的最大的电场3.4V/μm，激光调谐范围为8nm，且调谐度由所施加的场的幅度精确控制。
总结
总之，申请人已经演示了非对称双液晶原中的光子能带边缘激射，其中在扰曲电耦合至施加场时，该非对称双液晶原已知具有高的光学轴倾斜角和快的响应时间。申请人还证明了对旋光向列PBE激光器的第一次电学控制调谐。认为所观察到的调谐是该材料的旋光向列螺旋的扰曲电形变所致，其机制等效于在均匀伏卧螺旋织构(uniform lying helix texture)内旋光向列的光轴的扰曲电旋转。此外，申请人已经发现烷基间隔段中具有偶数或者奇数亚甲基单元的双液晶原适于光子能带边缘激射。
目前为止观察到的电学调谐的主要限制为所施加的相对小的场强度，以及缺乏样品织构的完整单畴均匀性。在介电耦合变得主导之前，双液晶原可以扰曲电耦合到高达约20V/μm的场，因此使用改进的信号放大器应该可以获得更大的调谐范围。单元取向层的改善以及织构退火也应该使激射峰的光谱宽度大幅度变窄，实现峰值波长及其场关联性的更高解析度。
应该理解，为了清楚而在各自实施方案的上下文中描述的本发明的特定特征也可以组合地提供于单个实施方案中。相反，为了简化而在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征，也可以分开或者以任何合适的组合来提供。
应该认识到，在不背离权利要求所界定的本发明的范围的情况下，可以对上述部分的构造和布置进行各种变更、调整、和/或添加。
参考文献
(1)V.I.Kopp，B.Fan，H.K.M.Vithana，A.Z.Genack，Opt.Lett.23，1707(1998).
(2)A.Munoz，P.Palffy-Muhoray，B.Taheri，Opt.Lett.26，804(2001).
(3)W.Cao，A.Munoz，P.Palffy-Muhoray，B.Taheri，Nature Materials1，111(2002).
(4)M.Voigt，M.Chambers，M.Grell，Chem.Phys.Lett.，347，173(2001).
(5)M.Voigt，M.Chambers，M.Grell，Liq.Cryst.29，653(2002).
(6)J.D.Joannopoulos，R.D.Meade，J.N.Winn，Photonic Crystals：Moulding the Flow of Light，(Princeton University Press)(1995).
(7)C.M.Soukoulis，(Ed.)Photonic Band Gaps and Localisation，NATOASI Series E：Applied Sciences，Vol.315Kluwer Academic，Dordrecht，TheNetherlands(1996).
(8)A.Adibi，A.Scherer，S.-Y.Lin，(Eds.)Photonics Bandgap Materialsand Devices，Proceedings of the SPIE International Society of OpticalEngineering4655(2002).
(9)S.H.Chen，D.Katsis，A.W.Schmid，J.C.Mastrangelo，T.Tsutsui，andT.N.Blanton，Nature，397，506(1999).
(10)D.Katsis，D.U.Kim，H.P.Chen，L.J.Rothberg，S.H.Chen，T.Tsutsui，Chem Mater.，13，643(2001).
(11)J.P.Dowling，M.Scalora，M.J.Bloemer，and C.M.Bowden，J.Appl.Phys.，75，1896(1994).
(12)For a review of photonic band edge lasing in dye-doped cholestericliquid crystals see V.I.Kopp，Z-Q.Zhang，and A.Z.Genack，Prog.Quant.Electron.27(6)，369(2003).
(13)P.V.Shibaev，V.Kopp，A.Genack，and E.Hanelt，Liq.Cryst.30，1391(2003)
(14)S.M.Morris，A.D.Ford，M.N.Pivnenko，and H.J.Coles，submitted J.Appl.Phys.
(15)S.Furumi，S.Yokoyama，A.Otomo，and S.Mashiko，Appl.Phys.Letts.，82，16(2003)
(16)J.S.Patel，R.B.Meyer，Phys Rev Lett，58，15，p.1538，1987.
(17)M.J.Clarke，thesis in preparation，University of Southampton.
(18)H.J Coles，M.J.Coles，S.Perkins，B Musgrave and D.Coates，Bimesogenic Compounds and Flexoelectric Devices.GB2356629.FiledSeptember 1999，Published30th May2001.
(19)B.J.Broughton，paper in preparation.
Claims (28)
1.一种可调谐激光装置，包括：封闭液晶材料层的第一和第二单元壁，所述液晶材料层在无施加场的情形下具有基本一致取向的螺旋轴；所述液晶材料内的荧光、磷光、发光或者稀土染料；以及用于施加近似垂直于所述螺旋轴的电场的电极。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述螺旋轴近似垂直于所述单元壁的内表面。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述液晶材料为正或负介电各向异性的旋光向列液晶。
4.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述液晶材料由双液晶原组成或者包括双液晶原。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述双液晶原包括烷基链中具有1至20个碳的至少一个α-(2′，4-二氟联苯-4′-氧基)-ω-(4-氰基联苯-4′-氧基)烷。
6.根据权利要求5的装置，其中所述双液晶原为α-(2′，4-二氟联苯-4′-氧基)-ω-(4-氰基联苯-4′-氧基)辛烷(图1)。
7.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述染料为4-二氰亚甲基-2-甲基-6-(4-二甲基氨基苯乙烯)-4H-吡喃(图2)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述染料具有包含荧光、磷光、发光或稀土部分的双液晶原结构。
9.根据权利要求1所述的装置，其中还包括溶解在所述液晶材料内的光吸收剂，所述光吸收剂具有双液晶原结构并具有光吸收部分，该光吸收部分允许激发能量福斯特跃迁到所述荧光、磷光、发光或稀土染料。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述光吸收部分为偶氮部分。
11.根据权利要求1所述的装置，其中还包括光输入源，该光输入源布置成使用适于由所述染料吸收的波长的光照射所述液晶材料。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述光输入源布置成将光导向在所述电极之间的位置处且沿近似平行于所述螺旋轴引导光。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述螺旋轴近似垂直于所述单元壁的内表面。
14.根据权利要求11至13任一项所述的装置，其中所述光输入源为Q型开关Nd:YAG激光器、电致发光光源、有机发光二极管或者激光二极管。
15.一种电学调谐激光装置，包括：相对的近似平面分隔的第一和第二单元壁，所述单元壁封闭正介电各向异性的旋光向列液晶材料层，所述液晶材料层在无施加场的情形下具有基本一致取向的螺旋轴；所述液晶材料内的荧光、磷光、发光或者稀土染料；在所述单元壁的至少一个内表面上、用于施加近似垂直于所述螺旋轴的电场的电极；以及用于光学泵取所述染料的光源。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述旋光向列液晶材料包括α-(2′，4-二氟联苯-4′-氧基)-ω-(4-氰基联苯-4′-氧基)辛烷(图1)和旋光掺杂剂。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其中所述螺旋轴近似垂直于所述单元壁的内表面的平面。
18.根据前述权利要求任一项所述的装置，其中所述电极包括布置于所述液晶层区域周围的至少四个电极，各个电极可选择性地寻址以施加穿过所述区域的电场，由此可以沿多个可选择方向中的任一方向施加所述电场。
19.根据权利要求15至18任一项所述的装置，其中所述光源布置成沿所述螺旋轴引导光。
20.一种电学调整光子能带边缘激光器的峰值波长的方法，该激光器包括具有螺旋轴的旋光向列液晶材料以及所述液晶材料内的由合适光源光学泵取的荧光、磷光、发光或者稀土染料，该方法包括施加近似垂直于所述螺旋轴的电场，从而通过扰曲电效应使所述螺旋形变。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述旋光向列液晶材料具有基本上平面的取向。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中所述电场是场强范围为1V/μm至20V/μm的近似直流的场。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述螺旋轴位于包括相对的近似平面的单元壁的单元平面内，且该场施加于所述单元壁之间。
24.一种电学调整来自具有螺旋轴的旋光向列液晶材料的、选择性反射光束的方向的方法，该方法包括施加近似垂直于所述螺旋轴的电场，从而通过扰曲电效应使所述螺旋形变。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述电场是场强范围为1至20V/μm的基本上直流场或者低频交流场。
26.根据权利要求24或25所述的方法，其中所述液晶材料包括荧光、磷光、发光或稀土染料。
27.一种参照附图的图7和图8基本上如此处所描述的可调谐激光装置。
28.一种参照附图的图7和图8基本上如此处所描述的电学调整光子能带边缘激光器的峰值波长的方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0414888.8 | 2004-07-02 | ||
| GBGB0414888.8A GB0414888D0 (en) | 2004-07-02 | 2004-07-02 | Liquid crystal device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101023152A true CN101023152A (zh) | 2007-08-22 |
Family
ID=32843488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2005800296315A Pending CN101023152A (zh) | 2004-07-02 | 2005-07-04 | 液晶装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090041065A1 (zh) |
| EP (1) | EP1781758A1 (zh) |
| JP (1) | JP2008504710A (zh) |
| CN (1) | CN101023152A (zh) |
| GB (1) | GB0414888D0 (zh) |
| WO (1) | WO2006003435A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102103296A (zh) * | 2010-11-29 | 2011-06-22 | 沈阳理工大学 | 一种基于染料和液晶共掺光源器件的可调谐方法 |
| CN102436084A (zh) * | 2011-12-05 | 2012-05-02 | 沈阳理工大学 | 一种染料和液晶共掺光源器件的温控可调谐方法 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2005315699B2 (en) * | 2004-12-16 | 2011-05-12 | Sicpa Holding Sa | Cholesteric monolayers and monolayer pigments with particular properties, their production and use |
| GB0712059D0 (en) * | 2007-06-21 | 2007-08-01 | Cambridge Entpr Ltd | Optical components, use of optical components and manufacture of optical components |
| US8613868B2 (en) | 2008-06-27 | 2013-12-24 | Transitions Optical, Inc | Mesogenic stabilizers |
| US8431039B2 (en) | 2008-06-27 | 2013-04-30 | Transitions Optical, Inc. | Mesogenic stabilizers |
| US7910020B2 (en) | 2008-06-27 | 2011-03-22 | Transitions Optical, Inc. | Liquid crystal compositions comprising mesogen containing compounds |
| US7910019B2 (en) | 2008-06-27 | 2011-03-22 | Transitions Optical, Inc. | Mesogen containing compounds |
| US8628685B2 (en) | 2008-06-27 | 2014-01-14 | Transitions Optical, Inc | Mesogen-containing compounds |
| US8349210B2 (en) | 2008-06-27 | 2013-01-08 | Transitions Optical, Inc. | Mesogenic stabilizers |
| US8623238B2 (en) | 2008-06-27 | 2014-01-07 | Transitions Optical, Inc. | Mesogenic stabilizers |
| EP2729549B1 (en) * | 2011-07-05 | 2016-12-07 | Merck Patent GmbH | Bimesogenic compounds |
| EP2602655B1 (en) * | 2011-12-08 | 2024-04-03 | Essilor International | Ophthalmic filter |
| IN2014DN11015A (zh) * | 2012-05-25 | 2015-09-25 | Cambridge Entpr Ltd | |
| JP7055348B2 (ja) * | 2018-02-15 | 2022-04-18 | 学校法人立命館 | 円偏光発光用組成物 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471493A (en) * | 1994-09-16 | 1995-11-28 | The Uab Research Foundation | Sc2+ based active crystalline luminescent media for laser systems tunable in UV-visible spectral range |
| US20020003827A1 (en) * | 1998-05-01 | 2002-01-10 | Genack Azriel Zelig | Stop band laser apparatus and method |
| GB2356629B (en) * | 1999-10-04 | 2004-09-22 | Merck Patent Gmbh | Bimesogenic Compounds and Flexoelectric Devices |
| WO2001071864A1 (en) * | 2000-03-20 | 2001-09-27 | Chiral Photonics, Inc. | Chiral laser utilizing a quarter wave plate |
| US6630982B2 (en) * | 2001-10-18 | 2003-10-07 | Motorola, Inc. | Color and intensity tunable liquid crystal device |
| AU2002366163A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-06-10 | Chiral Photonics, Inc. | Chiral fiber laser apparatus and method |
| US7295278B2 (en) * | 2002-03-15 | 2007-11-13 | Intel Corporation | Full color cholesteric liquid crystal display |
| WO2004021531A1 (en) * | 2002-08-29 | 2004-03-11 | Basf Aktiengesellschaft | Laser gain medium for solid state dye lasers |
| EP1408098B1 (en) * | 2002-10-08 | 2005-12-28 | MERCK PATENT GmbH | Liquid crystalline medium and liquid crystal display |
-
2004
- 2004-07-02 GB GBGB0414888.8A patent/GB0414888D0/en not_active Ceased
-
2005
- 2005-07-04 US US11/631,135 patent/US20090041065A1/en not_active Abandoned
- 2005-07-04 WO PCT/GB2005/002622 patent/WO2006003435A1/en active Application Filing
- 2005-07-04 CN CNA2005800296315A patent/CN101023152A/zh active Pending
- 2005-07-04 JP JP2007518710A patent/JP2008504710A/ja active Pending
- 2005-07-04 EP EP05757648A patent/EP1781758A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102103296A (zh) * | 2010-11-29 | 2011-06-22 | 沈阳理工大学 | 一种基于染料和液晶共掺光源器件的可调谐方法 |
| CN102436084A (zh) * | 2011-12-05 | 2012-05-02 | 沈阳理工大学 | 一种染料和液晶共掺光源器件的温控可调谐方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB0414888D0 (en) | 2004-08-04 |
| JP2008504710A (ja) | 2008-02-14 |
| WO2006003435A1 (en) | 2006-01-12 |
| EP1781758A1 (en) | 2007-05-09 |
| US20090041065A1 (en) | 2009-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101023152A (zh) | 液晶装置 | |
| Chen et al. | Dual stimuli-responsive high-efficiency circularly polarized luminescence from light-emitting chiral nematic liquid crystals | |
| Furumi et al. | Electrical control of the structure and lasing in chiral photonic band-gap liquid crystals | |
| Chanishvili et al. | Phototunable lasing in dye-doped cholesteric liquid crystals | |
| Inoue et al. | Tunable lasing from a cholesteric liquid crystal film embedded with a liquid crystal nanopore network | |
| Morris et al. | The emission characteristics of liquid‐crystal lasers | |
| Li et al. | Recyclable CPL switch regulated by using an applied DC electric field from chiral nematic liquid crystals (N*-LCs) | |
| Zheng et al. | Wide tunable lasing in photoresponsive chiral liquid crystal emulsion | |
| Chilaya et al. | Different approaches of employing cholesteric liquid crystals in dye lasers | |
| US9303209B2 (en) | Continuous wave directional emission liquid crystal structures and devices | |
| Ilchishin et al. | Reversible phototuning of lasing frequency in dye doped cholesteric liquid crystal and ways to improve it | |
| Lin et al. | Mode competition of two bandedge lasing from dye doped cholesteric liquid crystal laser | |
| KR20150095794A (ko) | 액정 매질 | |
| Mazzulla et al. | Thermal and electrical laser tuning in liquid crystal blue phase I | |
| Kanimozhi et al. | Effects of dyes in the growth, optical, mechanical and dielectric properties of KDP crystals | |
| Adamow et al. | The ultra-photostable and electrically modulated Stimulated Emission in perylene-based dye doped liquid crystal | |
| Sonoyama et al. | Position-sensitive cholesteric liquid crystal dye laser covering a full visible range | |
| Liao et al. | Spatially and electrically tunable random lasing based on a polymer-stabilised blue phase liquid crystal-wedged cell | |
| Varanytsia et al. | Small footprint cholesteric liquid crystal laser | |
| Lin et al. | Thermal control band-edge lasing toward near IR from dye-doped cholesteric liquid crystal: Relatively stable operation at high temperatures | |
| US11444427B2 (en) | Electrically tunable laser with cholesteric liquid crystal heliconical structure | |
| Furumi et al. | Circularly polarized laser emission induced by supramolecular chirality in cholesteric liquid crystals | |
| Jeong et al. | Firsthand in situ observation of active fine laser tuning by combining a temperature gradient and a CLC wedge cell structure | |
| Dadalyan et al. | Tuning the lasing wavelength of dye-doped chiral nematic liquid crystal by fluid flow | |
| Song et al. | Polarization characteristics of phase retardation defect mode lasing in polymeric cholesteric liquid crystals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070822 |