CN102097740A - 全光控制的增益介质出射激光的调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种全光控制的增益介质出射激光的调控方法，首先对装有无序介质的载体照射波长为λ2的红色光束或波长为λ3的绿色光束，接着从激光器出射波长为λ1的泵浦光(1)，通过圆柱透镜会聚成条纹入射到载体上，在载体的底部边缘处放置一个探测器接收载体出射的激光，在圆柱透镜的前端放置调节泵浦光能量的装置；然后提高红色光束(5)的照射时间或强度来增加受激辐射光(7)的强度；或提高绿色光束(6)的照射时间或强度来降低受激辐射光(7)的强度；所述无序介质为液晶微滴分散在含有偶氮染料的激光染料增益介质中。本发明方法保证随机激光器能动态调整受激辐射强度的同时，环境温度和电场固定，结构简单，制作方便。

Description

全光控制的增益介质出射激光的调控方法
技术领域
本发明涉及一种在全光控制下能有效改变液晶微滴与激光染料之间的折射率差从而改变激光出射强度的调控方法。
背景技术
在过去十年中，随机激光器由于在光子学和生物医学方面的潜在应用而受到很大的关注。许多无序材料，如TiO2和ZnO粉末、聚合物、人体组织、染料掺杂液晶(DDLCs)和染料掺杂聚合物分散液晶(DDPDLC)可以用来产生随机激光。无论有没有相干反馈效应，通过多次散射，在扩展或局域模式中可以得到相干随机受激发射。当增益介质中随着时间累积的光子是足够的，荧光的放大超过了光学损耗时，就可以产生随机受激辐射。
在无序介质中，光子的扩散常数在随机受激辐射的产生中起了关键的作用。例如，在一个DDPDLC系统中，扩散常数在很大程度上取决于液晶微滴和聚合物之间的折射率差。随着这种差异的增加，扩散常数减小了，从而增加了散射强度，因此增强了随机受激辐射。
在上述材料中，仅与液晶相关的那些材料可以用来控制随机激光器的受激辐射特性，这是由于液晶取向有着外部灵活的可控性，因此，液晶的折射率也可以从外部调节。使用液晶相关材料，已经可以制成温度和电场可控的随机激光器。然而，还没有人研究光可控的随机激光器。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对通过改变电场和温度等方式来调节随机受激辐射特性的不容易控制等问题，提供一种全光控制的增益介质出射激光的调控方法，该调控方法能通过光照有效调节随机受激辐射的强度，实现动态控制受激辐射。
技术方案：本发明所述的全光控制的增益介质出射激光的调控方法为：它是基于纳米尺寸液晶微滴的DDPDLC上的，首先对装有无序介质的载体照射波长为λ2的红色光束或波长为λ3的绿色光束，接着从激光器出射波长为λ1的泵浦光，通过圆柱透镜会聚成条纹入射到载体上，在载体的底部边缘处放置一个探测器接收载体出射的激光，在圆柱透镜的前端放置调节泵浦光能量的装置；然后提高红色光束的照射时间或强度来增加受激辐射光的强度；或提高绿色光束的照射时间或强度来降低受激辐射光的强度；此时，偶氮染料会产生异构化作用，从而使液晶微滴发生相变，改变了液晶微滴与激光染料之间的折射率差，这时受激辐射光的强度就会发生变化；上述无序介质是由液晶微滴分散在含有偶氮染料的激光染料增益介质中。
上述泵浦光的波长λ1根据增益介质来选择，优选为增益介质的吸收光谱的峰值波长，红色光束的波长λ2优选为622nm～760nm，绿色光束的波长λ3优选为492nm～577nm。
上述载体为盒状结构、或毛细血管状结构、或光栅结构。
随机受激辐射的这种全光可控性是由于绿色光束在液晶微滴中诱导了等温的向列相-各向同性(N-I)的相变，红色光束诱导了液晶微滴中等温的各向同性-向列相(I-N)的相变，这两种相变分别是由于偶氮染料的反向-正向和正向-反向的异构化作用而产生的。前者的机制可以减少液晶微滴与聚合物之间的折射率差，从而增加扩散常数(或传输平均自由程)，最终导致散射强度的减少，而后者的机制可以增加液晶微滴与聚合物之间的折射率差，从而减少扩散常数(或传输平均自由程)，最终导致散射强度的增加，从而影响随机受激辐射强度。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明方法保证随机激光器能动态调整受激辐射强度的同时，环境温度和电场固定，结构简单，制作方便。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
其中：1、泵浦光，2、玻璃，3、液晶微滴，4、偶氮染料和激光染料，5、红色光束，6、绿色光束，7、受激辐射光。
具体实施方式
下面结合附图，通过一个最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，一种全光控制的增益介质出射激光的调控方法，首先对装有染料掺杂聚合物分散液晶的样品盒照射波长为λ2的红色光束或波长为λ3的绿色光束，接着从激光器出射波长为λ1的泵浦光1，通过圆柱透镜会聚成条纹入射到载体上，在载体的底部边缘处放置一个探测器接收载体出射的激光，在圆柱透镜的前端放置调节泵浦光能量的装置；然后提高红色光束5的照射时间或强度来增加受激辐射光7的强度；或提高绿色光束6的照射时间或强度来降低受激辐射光7的强度；此时，偶氮染料4会产生异构化作用，从而使液晶微滴3发生相变，改变了液晶微滴与激光染料之间的折射率差；λ1根据增益介质来选择，优选为增益介质的吸收光谱的峰值波长，λ2为622nm～760nm，λ3为492nm～577nm。
偶氮染料可以选用D2等材料，液晶可以选用向列相液晶等材料。
样品的结构为一个盒状结构，将样品溶液注入盒中并封装好，液晶在其中的排列是按照盒的摩擦取向决定的，盒子一般选用玻璃、ITO玻璃等基板制成。样品也可以做成毛细血管状结构或光栅结构。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (3)

1.一种全光控制的增益介质出射激光的调控方法，其特征在于：首先对装有无序介质的载体照射波长为λ2的红色光束或波长为λ3的绿色光束，接着从激光器出射波长为λ1的泵浦光(1)，通过圆柱透镜会聚成条纹入射到载体上，在载体的底部边缘处放置一个探测器接收载体出射的激光，在圆柱透镜的前端放置调节泵浦光能量的装置；然后提高红色光束(5)的照射时间或强度来增加受激辐射光(7)的强度；或提高绿色光束(6)的照射时间或强度来降低受激辐射光(7)的强度；所述无序介质为液晶微滴分散在含有偶氮染料的激光染料增益介质中。
2.根据权利要求1所述的全光控制的增益介质出射激光的调控方法，其特征在于：λ1为增益介质的吸收光谱的峰值波长，λ2为622nm～760nm，λ3为492nm～577nm。
3.根据权利要求1所述的全光控制的增益介质出射激光的调控方法，其特征在于：所述载体为盒状结构、或毛细血管状结构、或光栅结构。
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