CN102610994B - 一种发射可调谐液晶染料激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调谐激光器，具体为一种高强度发射的新型可调谐液晶染料激光器。本发明包括四片玻璃基板、三个液晶层，基板间夹有三个液晶层，在两片内玻璃基板的内侧镀有铟锡氧化物电极膜，铟锡氧化物电极膜上印刷有第一取向膜，取向膜间夹有纯液晶层，两片内玻璃基板的外侧与两片外玻璃基板的内侧镀有铟锡氧化物电极膜，铟锡氧化物电极膜上分别交替镀制有二氧化硅与二氧化钛的多层膜，多层膜上印刷有第二取向膜，内玻璃基板与外玻璃基板间夹有含有激光染料的液晶层。本发明通过液晶调谐出射光的相位，使发射光在接收处形成干涉达到增加发射强度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种可调谐激光器，具体为一种高强度发射的新型可调谐液晶染料激光器。
背景技术
可调谐激光器在光通讯、光存储、传感技术和生物医学工程等领域有着广泛的应用。现在使用和正在研究的可调谐激光器大体可分为光纤可调谐激光器和半导体可调谐激光器两大类。光纤可调谐激光器其主要优点是耦合效率高、纤内易形成高功率密度、低阈值等。但涉及器件较多结构相对复杂，同时，发射的激光为非连续谱。半导体可调谐激光器是现在光通信系统的重要光源，可分为四类，主要特点：分布反馈式是依靠改变二极管谐振器的温度来调节波长的，具有良好的稳定性，但调谐速度慢、波长调谐范围小于5纳米。分布布拉格反射器是依靠激励电流导向谐振器的不同部位来改变波长的，激励电路极其复杂。垂直腔面发射激光器和外腔式激光器都具有调谐速度慢并且外加一个使系统复杂的移动部件的缺点。
由于激光染料可以获得从紫外到近红外的较宽荧光光谱，所以染料型激光器可以得到较宽范围的发射激光。同时液晶具有受外部环境影响(如：电场、磁场和温度等)易发生形变的特点，可以得到变化的光程(在激光器中相当于变化的谐振腔)，即可以消除机械运动获得的腔长变化。将染料与液晶有机地结合可以形成一种新型液晶染料可调谐激光器。
基于染料掺杂液晶可调谐激光器的研究很多，现在器件发射强度较弱是限制其进一步发展的主要原因，许多研究者通过选择激光染料的种类以及染料与液晶的配比关系来改进发射强度，也有的通过提高泵浦光能量密度以及提高通光孔径来提高发射强度，这些研究取得了一定的效果。但是，仍然离应用相距甚远。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度发射的可调谐液晶染料激光器。
本发明的目的是这样实现的：
发射可调谐液晶染料激光器，包括四片玻璃基板、三个液晶层，四片玻璃基板叠放在一起，其中中间的两片玻璃基板为内玻璃基板、外部的两片玻璃基板为外基板，基板间夹有三个液晶层，其特征是：在两片内玻璃基板的内侧镀有铟锡氧化物电极膜，铟锡氧化物电极膜上印刷有第一取向膜，第一取向膜间夹有纯液晶层；两片内玻璃基板的外侧与两片外玻璃基板的内侧镀有铟锡氧化物电极膜，铟锡氧化物电极膜上交替镀制有二氧化硅与二氧化钛的多层膜，多层膜上印刷有第二取向膜，内玻璃基板与外玻璃基板间夹有含激光染料的液晶层。
各玻璃基板间有控制液晶层厚度的隔垫物，三个液晶层的液晶排列方向相同且均为反平行排列，中间液晶层由交流电场独立控制，其余两液晶层由相同驱动电压的交流电场控制。
本发明的有益效果在于：本发明的三个液晶层结构，其中两层为增益介质发射层，在泵浦光的作用下可以得到两束在同一直线上相差一定相位的发射光，通过纯液晶调谐层来调谐其中一束光的相位，使两束光在接收处形成干涉达到增加发射强度的目的。
附图说明
图1为本发明的一种发射可调谐液晶染料激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明进行详细描述：
其中(1)为泵浦光、(2)为发射光、(3)为驱动电路、(4)为二氧化硅、二氧化钛多层膜(5)为铟锡氧化物(ITO)透明导电电极、(6)为聚酰亚胺取向膜、(7)为玻璃基板、(8)为具有激光染料的液晶层、(9)为纯液晶层。
(1)选择四片厚度为11毫米、面积为1厘米×1厘米的透明玻璃基板、整体平整度优于1/10波长，在基板中两片的两侧与其余两片的一侧均镀制铟锡氧化物(ITO)导电电极；
(2)利用镀膜机，在四片基板的ITO一侧，其中两侧均有ITO基板在单侧，分别交替镀制厚度为111纳米和69纳米的二氧化硅和二氧化钛膜，每片基板共镀8对；
(3)在四片基板的多层膜侧及两侧均有ITO基板的无多层膜侧印刷110纳米的聚酰亚胺(PI)膜，固化温度在80度条件下处理10分钟，随后在180度条件下处理30分钟，热处理后基板的PI膜侧在带有绒布的摩擦机上进行定向摩擦处理；
(4)在四片基板的ITO侧引出导线电极；
(5)将激光染料与向列相液晶按重量比1∶100的比例混合；
(6)将四片基板制作成三个液晶层结构的液晶器件，要求三液晶层的液晶排列为同方向反平行排列，其中中间层液晶的两基板为两侧均有ITO电极但无多层膜玻璃基板，液晶层厚5微米。其余两液晶层厚度相同，层厚为4微米，液晶层厚通过隔垫物控制；
(7)在液晶的清亮点温度，将纯向列相液晶注入三液晶层器件的中间层。将(5)中的液晶染料混合物注入三液晶层器件的其余两层中。封口，完成液晶屏的制作，即完成高发射强度可调谐液晶染料激光器的设计与制作；
(8)在器件中，中间纯液晶层驱动电场为频率5千赫兹的交流方波电场，驱动电压0伏-10伏间。其它两液晶与染料混合层的驱动电场同为频率5千赫兹的交流方波电场，驱动电压相同，在电压0伏-10伏间；
泵浦光采用波长为532纳米输出的Nd:YAG倍频脉冲激光器，脉冲宽度8纳秒，重复频率10赫兹。
Claims (1)
1.一种发射可调谐液晶染料激光器，包括四片玻璃基板、三个液晶层，四片玻璃基板叠放在一起，其中中间的两片玻璃基板为内玻璃基板、外部的两片玻璃基板为外玻璃基板，基板间夹有三个液晶层，其特征是：在两片内玻璃基板的内侧镀有铟锡氧化物电极膜，铟锡氧化物电极膜上印刷有第一取向膜，第一取向膜间夹有纯液晶层；两片内玻璃基板的外侧与两片外玻璃基板的内侧镀有铟锡氧化物电极膜，铟锡氧化物电极膜上交替镀制有二氧化硅与二氧化钛的多层膜，多层膜上印刷有第二取向膜，内玻璃基板与外玻璃基板间夹有含激光染料的液晶层，各玻璃基板间有控制液晶层厚度的隔垫物，三个液晶层的液晶排列方向相同且均为反平行排列，中间液晶层由交流电场独立控制，其余两液晶层由相同驱动电压的交流电场控制。
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