CN103201914B - 球形液晶激光器 - Google Patents

Abstract

本专利涉及用作激光点源的手性液晶的一个或多个液滴。源的形状为手性液晶的液滴(1)，并且在液晶中优选分散活性介质。源为球形，并具有优选在几纳米和100微米之间的尺寸。液滴由手性液晶（1）构成，该手性液晶在活性介质的发射范围内具有选择性反射，并可以是胆甾液晶，所述胆甾液晶是向列液晶与手性掺杂剂或任何其它手性液晶相的混合物，所述其它手性液晶相优选为蓝相、铁电相、反铁电相、软物质的铁电相或另一种手性相的任一种，其本身无需是手性的。

Description

球形液晶激光器

技术领域

本发明用于生产激光器，更具体地，用于生产染料激光器的领域。

背景技术

用于生产微电子和光电子电路的现代技术允许高效率地生产微型激光器。二极管半导体微型激光器尤其为人所知，因为它们是最常使用的激光器类型。在通电时，半导电p-n结周围的薄层用作发光的活性介质。这种活性激光区域必须在谐振腔内，可以以几种不同方式来制造该谐振腔。就谐振器的类型而言，主要的半导体激光器类型为Fabry-Pérot、DFB和VCSEL。

Fabry-Pérot激光器最简单并且目前应用最广。其谐振腔是通过在两侧并沿着晶体结构破坏包含p-n结的半导体晶体来制成的。以这种方式，建立了两个完全平坦的平行表面来用作镜子。光沿着p-n结行进，在作为激光光束离开二极管之前，被这些表面反射数次。

在DFB（分布式反馈）激光器的情况下，光也沿着结行进。这里，二极管两端的镜子是通过向其中蚀刻衍射光栅来制成的。这种衍射光栅具有被称为一维布拉格(Bragg)镜的高低折射率的周期性结构，由于光的干涉，其可以选择性反射特定的波长，即激光器发射光的波长。以这种方式，建立了比在Fabry-Pérot激光器的情况下更好的镜子，因为此时激光器具有更窄的谱线。

与上述激光器不同，VCSEL（垂直腔面发射激光器）垂直于p-n结发射激光。在这种情况下，必须以谐振腔的谐振效应在垂直于结的方向上是最大的方式来制造该谐振腔；为此，镜子处于结平面中。通过交替沉积具有交替高低折射率的固体平层来制造镜子。反射的物理原理与DFB激光器的情况相同，只是这里方向和生产方法不同。

所有以上类型的谐振腔都是一维光学微谐振器，其也可以称为线性微谐振器。这些谐振腔将光波限制在仅一个方向，即垂直于镜子的方向。

此外，基于回音壁微谐振器的微型激光器的生产方法是已知的。在这种情况下，透明球体或者液滴的行为与光学谐振器一样。如果液滴内部的介质的折射率大于外部的折射率，则光可以从边界全反射回液滴。以这种方式，得到光的圆形轨道，该光从表面全反射很多次并回到同一点。如果轨道长度与多个波长相等，就满足谐振条件，并且液滴就起到光学谐振器的作用。通常，谐振器中的光源就是分散在液滴中且使用外部光泵浦的荧光染料。液滴发射的光谱包括与圆谐振轨道相对应的谐振峰值。如果利用脉冲激光器泵浦液滴并且染料具有受激发射效应，则超过了激光器操作的阀值。现在，谐振器发射单模或者多模光。

一段时间以来，我们已经从参考文献熟知基于胆甾（手性向列）液晶和液晶蓝相生产染料激光器的方法。在HarryColes和StephenMorris的评述文章Liquid-crystallasers,NaturePhotonics,第4卷,676-685(2010)中给出了基于掺有激光染料的胆甾液晶的染料激光器的评述。基于胆甾液晶的染料激光器的主要功能原理是基于胆甾相的一维螺旋结构，其是自发形成的并是这种相的特性。由于光学各向异性大，即光沿着胆甾分子传播的速率与穿过胆甾分子传播的速率之间的差异大，因此胆甾相中的分子的螺旋结构代表了一种折射率沿螺旋周期性变化的光学介质。于是，这种介质自发建立了一维的光学调制结构，其周期在100nm和100μm的量级之间，并且可以通过选择物质或者混合数种不同物质而被改变。折射率一维调制的结果是，光沿着螺旋传播的分散关系中出现禁带，也称为光子带隙。在这样的物质中不允许传播频率处于禁止频带中的光。这种物质的特殊特性是，如果光的频率（间接地，其波长）落在禁止分散带中，在螺旋方向上落在胆甾液晶上的光会反射。因此，胆甾相建立了一维（1D）光子晶体。可以将这样的1D光子晶体用作布拉格镜，其限制了空间并建立了1D光学激光谐振器。还知道基于胆甾相的布拉格镜的特殊变化，其中使用一对相同的胆甾镜，同时在他们之间放置薄的介电层。这样的结构也建立了1D光学激光谐振器，其中通过用激光染料掺杂液晶或者薄介电层来实现激光器功能。所有这种基于胆甾液晶的染料激光器都在精确确定的方向上发射相干激光。

在参考文献中，可以发现两种用于3D球形激光器向空间中的所有方向均匀发射相干激光的技术方案。在专利登记文件US4.829.537中，Th.M.Baer描述了一种技术方案，用于基于由固体激光活性物质制成的球形谐振器的球形激光器。球形激光谐振器具有各向同性球体的形状，由激光活性材料生产，并涂有薄的反射层。将该反射层的光学透射率制成使其透射可以用来通过外源从球形谐振器泵浦激光活性材料的所有光，同时，该层强烈地反射其自己在球形谐振器内部形成的电磁振荡模式的波长。以上的专利登记还描述了光耦合到外部泵浦光源和泵浦活性介质的各种方式，如使用光纤或者棱镜。本发明的作者给出了技术方案的示例，即利用激光二极管光学泵浦Nd:YAG微小球体。以上登记文件并未针对以下明显问题给出任何解决方案：将由球半径确定的激光活性球体的EM振荡模式的频率与由活性介质（在这种情况下为Nd：YAG材料）的特性确定的受激发射的频率相匹配。因此所提出的球形激光器的技术缺点在于，具有表面反射器的球形谐振器的受激发射的幅度的温度敏感性大，这是谐振器的温度伸长率所导致的。

由S.S.Townsend和R.LaComb编写的专利登记文件US2006/0227842A1描述了与在专利文件US4.829.537中描述的相类似的球形激光器的技术实现。作者描述了一个填充活性激光介质的球形透明碗。球形碗的内表面涂布有部分反射层，从而该碗可以形成球形光学谐振器。上述作者解释了填充谐振器的活性激光介质的受激发射是由外部影响引起的。当受激发射克服谐振器中的损耗时，就得到了均匀分布和发射的激光。作者还描述了一种技术方案，其中在碗（谐振器）的中间放置反射球体，而活性介质填充于形成在外部碗与碗中心的球体之间的壳的空间。

从参考文献中可知对液晶和各向同性液体的混合物的研究，该混合物形成了被称作聚合物分散液晶(缩写为PDLC)的特殊类型物质。在这些混合物中，液晶和各向同性液体并不反应，使得液晶自发从混合物中分离出来，形成微小液滴。对于向列液晶的情况而言，知道液滴中的液晶的不同分子结构；还知道胆甾液晶形成的液滴结构。倘若液晶的液滴小于可见光的波长，聚合物中的液晶的微小液滴的分散表示一种特征性电光现象。在这种情况下，液滴中的分子的布置在外部电场的影响下改变，还引起这种混合物薄层的外观变化，这种混合物薄层在电场强度的特定值以上变得透明。可以在PaulS.Drzaic的书“LiquidCrystalDispersion”(WorldScientificPublishingCompany,Singapore,1995)中找到这种文献的评述。参考文献中不包括将胆甾液晶的微小液滴用作光学3D布拉格型微谐振器的报告，该光学3D布拉格型微谐振器可以被用作激光的3D源。

发明内容

本发明的目的是提供一种微观激光源，即相干单色光源，其可以集成到光学集成电路的处理中以及为发光目的而分散光信号，并且也可以用于显微镜、显示技术和全息摄影。用于此目的的光源必须是相干的，即其必须发射单波长的光，而该光必须是相连接的。有时，期望激光源向所有的方向发射光，并且其发射的光的波长可易于改变。在其它情况下，期望光源在特定的方向发射光，同时该光被一个或者多个波导捕获。

该目的是利用根据权利要求1所述的液晶激光器实现的。该激光器的有利实施例是从属权利要求的主题，或者在描述的后续部分中公开。

所提出的激光源包括一个或者多个手性液晶的液滴。液晶的每个液滴优选但不必需是球形的，并且在一个实施例中，由固体或者聚合物或者不允许液晶分子向外移动的一些其它物质的薄层来包封。在另一实施例中，在外部填充了无法与液晶混合而与其形成清晰边界的物质时，液晶液滴在其表面也可以没有防渗层。液晶液滴的外部填充气体、液体、固体、或者另一类型的液晶，或者也可以是真空。在液滴的内部充入手性液晶和活性激光介质的添加物。液滴中的液晶也可以是聚合的。液晶液滴的壳的内表面或液晶与其外部之间的边界按以下方式来制成：在该表面上液晶分子被布置成与表面平行。由于液晶分子的手性及其平行于球体的外表面的布置，液滴内部的液晶被布置成螺旋结构的形状，这通常是手性液晶的特征。该螺旋结构使得介电张量的主轴方向在径向方向上周期性变化，引起液滴光学性质在径向方向上分层。在手性液晶液滴的中心可能具有点缺陷，也可能具有从液滴中心到表面的缺陷线；然而，液滴的中心也可以填充球形物体或者中心在液晶液滴中间的其它不同形状物体。填充液滴中心的球形物体可以由气体、不与液晶混合的液体、或者固体制成。它也可以由不与液滴中的液晶混合的另一类型的液晶制成。在这样中心布置球形物体的情况下，激光活性材料可以放置在液滴中心。还有一种选择：在液滴中心放置其它材料，影响激光发射的参数。于是，以这种方式可以实现对激光发射的控制。

从外部光源照射包含了在径向方向上布置的具有螺旋结构的液晶和添加的活性激光物质的液滴，活性激光物质的特性是受激光发射。如果活性激光物质，尤其是激光染料，在液滴内部（优选在液滴中心）分布不均匀，则只能照射液滴的一部分。活性激光物质可以分散在液晶中或者也可以以另一种方式包括在液滴中。以在特定泵浦光通量的密度等级以上获得受激的光发射超过其损耗的余量的方式，来进行照射。液滴内部的折射率的径向调制引起来自液滴中心的光的布拉格反射，并由于该反射，又返回到液滴中。于是，该液晶螺旋结构起到了径向布拉格反射器的作用，而液滴则起到径向光学谐振器的作用，该径向光学谐振器的电磁场的自谐振频率由手性液晶的螺旋周期和液晶内部的光传播的速度来定义。所发射的光显示在激光发射阀值以上，从而在整个立体角内均匀分布。也可以将发射的光捕获进光波导中，该光波导的形状为在朝向液滴中心的径向方向上穿透液滴的介电物体。波导也可以穿透整个液晶液滴。大量液晶激光器可以形成二维或者三维网络，从而以这种方式创建集成在空间中或者平面上的激光源。

附图说明

以下部分将描述由以下附图支持的所提出激光器的数种变体：

图1：本发明的基本球形液晶激光器；

图2：在球形液晶激光器内部的胆甾液晶分子的螺旋布置；

图3：具有在液晶液滴中心的附加物的球形液晶激光器；

图4：球形液晶激光器，其中利用薄屏障将液晶液滴与外部介质分隔开；

图5：具有在液晶液滴中心的附加物和将液晶液滴与外部介质分隔开的屏障的球形液晶激光器；

图6：具有插入液晶液滴中的光波导的球形液晶激光器；

图7：具有插入液晶液滴中的光波导和在液晶液滴中心的附加物的球形液晶激光器；

图8：具有插入液晶液滴中的光波导和将液晶液滴与外部介质分隔开的屏障的球形液晶激光器；

图9：具有插入液晶液滴中的光波导、将液晶液滴与外部介质分隔开的屏障以及在液晶液滴中心的附加物的球形液晶激光器；

图10：具有插入光波导的球形液晶激光器，其中所插入的光波导沿着对称轴穿透球形激光器；

图11：具有插入光波导和附加物的球形液晶激光器，其中光波导沿着对称轴穿透球形激光器，附加物由活性激光物质制成，且放置在光波导中和液晶液滴的中心；

图12：布置成二维网络的大量球形液晶激光器；

图13：布置成三维网络的大量球形液晶激光器。

具体实施方式

图1示意性示出了对于所有所展示的变体共有的基本球形液晶激光器。球形液晶激光器以液滴的形状来制成，该液滴具有放置在透明外部介质2中的螺旋布置的液晶1，在这两个元件之间有清晰的光学边界3。由于表面张力的原因，胆甾液晶的液滴在外部液体介质中形状为完整的球形液滴。液滴尺寸优选在几纳米和100μm之间的范围中。可以通过液晶和外部液体介质的机械混合或者通过在支持性光学各向同性介质（液晶液滴分布于其中）的聚合或光聚合期间的公知的相分离工序来形成液滴。

以将边界3处的液晶分子自发地将自己布置在平行于液滴与外部之间的边界表面的方向上的方式，来形成外部物质与液滴内部之间的边界。为此，液滴内部的液晶将自己布置成螺旋结构1，其为典型的胆甾液晶。该结构在液滴的中心4处结束，使得液晶的螺旋结构布置在从液滴表面到其中心的径向方向上。胆甾液晶可以是纯胆甾的、或者是向列液晶与手性掺杂剂或任何其它手性（即螺旋液晶相）的混合物，该任何其它手性例如是蓝相、铁电体近晶相、反铁电体近晶或者铁电体近晶相以及柔软物质的类似手性相。胆甾液晶也可以形成能够被聚合的物质，这意味着在聚合之后液滴将成为固体球。活性介质分散在胆甾液晶中，用作球形液晶激光器中的光学放大器。活性介质可以是有机荧光染料、稀土离子或者其它离子、量子点或其它荧光介质。

图2示意性示出了液晶激光器中的液晶分子1的取向。在液滴表面处的液晶分子1的取向平行于表面。液晶的手性自发地引起液晶分子在径向方向上的扭曲，以这种方式，确定了液滴中这种液晶结构的光学特性。径向螺旋布置的结果是，介电张量的主轴方向在径向方向上周期性变化，引起径向方向上液滴的光学特性的有效层化。使用简单的物理概念，可以给出如下解释：介电张量的螺旋布置类似于沿着从液滴中心到其与外部的边界的距离交替的一系列具有高低折射率的层。因此，在液滴中的液晶按以下方式来自发地布置：它们形成洋葱形的光学结构，其折射率沿着液滴中心朝向其外端的距离而周期性变化。在径向方向上行进时，并由于与光学结构的干涉，特定波长区间中的光会朝向液滴的中心和表面来回反射。为此，液滴中的液晶结构用作光学谐振器，其形状为径向且球对称的3D布拉格反射器。3D布拉格反射器的光学特性由胆甾相或另一手性相的螺旋周期定义，通过选择特定类型的液晶或者液晶与其它物质的混合物来确定胆甾相或另一手性相。以胆甾螺旋的光子带隙的第一或者第二个边缘处于所使用的活性介质的最大发射区域中的方式，来选择胆甾螺旋的周期。

由于将液晶液滴制成了包含起光学放大器作用的物质并具有形成径向布拉格微型谐振器的光学结构，所以，如果利用来自外部源6（其波长必须处于活性介质的吸收范围内）的光5点亮并泵浦活性激光介质，则它能发射激光。源可以是脉冲激光器或闪光灯。在外部光学激励的峰值功率超过阀值时，使得受激激光发射超过其损耗，液滴开始发射激光。激光器在所有方向上发射光。所发射的光形成一个或多个尖锐的激光线，其波长由液晶螺旋的周期来确定。通过改变温度，可以改变螺旋的长度，以这种方式，还影响了激光器发射的光的波长。可以用外部电场或磁场影响液滴中的液晶的结构来达到改变所发射激光的波长的类似效果。

下面的部分描述了所提出的球形液晶激光器的不同变体。

图3示出了在液晶液滴的中心具有附加物7的球形液晶激光器的变体No.2。该物体可以是球形的或者某种其它适合的几何形状；也可以是完全不对称的。该物体可由固体制成，或者与液滴中的晶体不同且不与它们反应的液晶制成；它也可以由不与液晶反应的各向同性液体制成，也可以是气泡。从以上描述中必须明白，该物体可以由能够以不同方式集合光的不同物质制成。它可以由活性激光物质制成、由用于光频的非线性放大的物质制成，由铁电体或者铁磁体物质制成。该物体填满了液晶液滴中心的小区域，其中，在图1所示的情况中（变体No.1），在液晶的取向上存在结构性缺陷。然而，在变体No.2中，除了其中心之外，液滴其余部分的液晶结构与变化No.1中相同。

图4示出了球形液晶激光器的变体No.3，其中，液晶液滴通过薄屏障8与外部介质2分隔开。屏障具有将外部介质与液滴内的液晶分隔开的功能。它是利用从PDLC技术公知的涂布液晶液滴的化学工艺来制成的。屏障8对于液晶1分子或者外部介质2必须是透明且不能渗透的。

图5示出了结合变体No.2和3的变体No.4。这里，液晶也被保持在屏障8的内部，屏障8将外部介质2与胆甾晶体1分隔开。物体7放置在液滴的中心。活性激光介质分布在液晶中和/或置于液滴中心的物体中。活性激光介质由来自光源6的外部光5点亮。

图6示出了基于变体No.1的变体No.5，具有插入胆甾液晶液滴1中的光波导9。在这种情况下，活性激光介质分布于整个液晶1中，在某个角度被来自光源6的泵浦光5点亮。来自球形激光器中心的光由波导9捕获并引导。

图7示出了结合变体No.2和5的变体No.6。这里，将波导9插入液滴中，以捕获、输入或输出光。介电物体7放置在液滴的中心；它包含活性激光介质和/或另一种以某种其它方式与谐振器的电磁场相关的物质。活性激光介质也可以分布于液滴1内的整个液晶中。使用来自光源6的外部光5泵浦活性激光物质，并且捕获在液滴（即谐振器）中心由激光器产生的光，使用波导9从激光器将其引导。

图8示出了结合变体No.3和5的球形液晶激光器的变体No.7。这里，采用薄屏障8将液晶液滴与外部介质2分隔开。屏障8的功能是将外部介质与壳内部的液晶分隔开。光波导9插入胆甾液晶液滴1中。

图9示出了结合变体No.6和7的球形液晶激光器的变体No.8。采用屏障8将液晶液滴与外部介质2分隔开。屏障8的功能在于将外部介质与壳内部的液晶分隔开。光波导9插入胆甾液晶液滴1中。电介质7放置在液滴的中心；其包含活性激光介质和/或另一种以其它方式与谐振器的电磁场相关的物质。活性激光介质也可以分布在液滴1内的整个液晶中。

图10示出了球形液晶激光器的变体No.9，其具有沿对称轴穿透球形激光器的插入光波导。活性激光物质分布在整个液晶1中。通过发送来自光源6的泵浦光5进行光泵浦。由于来自球形布拉格反射器的谐振反射，当光在波导中被捕获并通过其离开激光器时，捕获了来自球形激光器的激光。

图11示出了球形液晶激光器的变体No.10，其具有沿球形激光器的对称轴穿透该球形激光器的插入光波导。活性激光物质分布于放置在液滴中心的小物体上。该物体可具有适合的几何形状，优选为小球形或者是轴平行于波导轴的圆柱体。该物体也可以没有任何特殊对称。制成它的物质，除了活性激光特性以外，还具有对电磁波频率进行非线性放大的特性，即铁电体或者铁磁体；它也可以具有超顺磁性。通过沿着波导9将来自光源6的泵浦光5发送至活性激光物质7来泵浦光。当由于球形布拉格反射器上的谐振反射致使光在波导中被捕获并通过其离开激光器时，捕获了来自球形激光器的激光。

图12示出了布置成二维网络的多个球形液晶激光器。可以以多个液晶激光器的几何重心形成可以为对称或准对称的合适二维网络的方式，来将该多个液晶激光器布置在外部介质中的平面中。各液晶激光器可以是以上方案No.1-10中的任一个。这样的激光器结构用作集成在平面中的一组激光源。然而，本领域的专业人员应该明白，在一些情况下，这些球形激光器不需要集成在平面中。在这样的情况下，它们随机布置在平面中。

图13示出了布置成三维网络的多个球形液晶激光器。可以以多个液晶激光器形成可以为对称、准对称或不对称的三维网络的方式，来将该多个液晶激光器布置在外部介质中的平面中。各液晶激光器可以是以上方案No.1-10中的任一个。这样的激光器结构用作集成在空间中的一组激光源。然而，本领域的专业人员应该明白，在一些情况下，这些球形激光器不需要集成在空间中。在这样的情况下，它们随机布置在空间中。

下文中，描述了制备掺杂荧光染料的胆甾液晶混合物的两个示例：

1）将25.5wt%的S-811手性掺杂剂（Merck）添加到MLC-7023液晶（Merck）中。将混合物加热到各向同性相并且通常混合几分钟使之均匀。然后，将0.2wt%的荧光染料7-二乙胺基-3,4-苯并吩恶嗪-2-一（尼罗红）添加到该混合物中，加热到各向同性相并混合直到均匀为止，通常持续几分钟。均匀之后，对掺杂染料的手性向列液晶进行离心分离，以去除任何固体残留染料颗粒。通常以10.000rpm将该材料离心分离几分钟，并且旋转半径通常为几厘米。

2）具有26wt%S-811手性掺杂剂（Merck）和0.5wt%激光染料4-二氰亚甲基-2-甲基-6-（p-二甲胺基苯乙烯基）-4H-吡喃（DCM）的MLC-2132液晶（Merck）。

在两种情况下，为了制造3D微型激光器，将百分之几的掺杂染料的胆甾液晶混合物与甘油进行机械混合，从而形成不同尺寸的小液滴。由于即使在人工混合时也容易形成分散体，所以不需要使用特殊的混合规则。

根据我们发明的球形液晶激光器为液晶液滴，其折射率局部取决于径向方向，且形成在光学上不同的同心层，其中优选在液晶中分散活性介质，当使用外部光激励时，该活性介质发射激光。该激光器基本是球形的，并优选具有几纳米到100微米的尺寸。液滴由手性液晶1构成，该手性液晶1在活性介质发射的区域内具有选择性反射，并可以是胆甾液晶，该胆甾液晶为向列液晶与手性掺杂剂或者任何其它手性液晶相的混合物，该其它手性液晶相优选是蓝相、铁电相或者柔软物质的另一种手性相。活性激光介质优选分散在手性液晶中。活性介质可以是有机荧光染料、稀土离子或者其它离子、量子点或者其它荧光介质。在从液滴的表面3到其中心4的径向上布置液晶的螺旋结构。液晶液滴优选具有同心胆甾层，这些同心胆甾层用作针对在径向方向上行进的光的选择性镜子，并生成球形布拉格谐振器。液晶液滴放置在透明的外部介质2中，该外部介质可以是气体、液体、固体、另一种类型的液晶或真空。外部介质在液滴的外部与内部之间的边界处以液晶分子平行于液滴表面的方式来布置该液晶分子。通过机械混合液晶和外部介质、或利用温度变化期间发生的相分离过程、液晶液滴分布于其中的支持性光学各向同性介质2的聚合或光聚合，来制造液晶液滴。在液晶液滴的中心可以具有球形物体7、或者由不与液滴液晶反应的气体、液体或液晶制成的不同形状物体、或者由固体制成的不同形状物体。来自激光器的光在各个方向均匀扩展。可以在光波导9中捕获发射的光，该光波导是在朝向液滴中心的径向方向上穿透液滴的圆柱形介电物体。波导9也可穿透整个液晶液滴并且可以包含由活性激光物质制成的物体7。使用外部强光5激励激光器，该外部强光5在荧光染料的吸收范围内，从一个或多个方向通过外部介质2或者通过波导9到达液滴。通过改变温度、外部电场或者磁场，可以改变螺旋体的长度，并以这种方式，也改变了由激光器发射的光的波长。可以将大量的激光器布置成一维、二维或者三维网络，这些网络表现出平移和/或旋转对称性、准对称性（瓷砖式显示），或者根本不表现出平移或旋转对称性。

生产这种球形液晶激光器的特征在于，通过机械混合液晶和外部介质，或利用温度变化期间的相分离工序、液晶液滴分布于其中的支持性光学各向同性介质2的聚合或光聚合，来制造液晶液滴。

Claims (21)

1.一种液晶激光器，所述液晶激光器由形成手性相的液晶液滴形成，所述液滴包含活性激光介质，所述活性激光介质在利用外部光激励时发射激光，其中，在形成光学上不同的同心层(1)的所述液滴的径向方向上调制所述液滴的折射率，所述光学上不同的同心层(1)用作所述激光的反射器。

2.根据权利要求1所述的激光器，其中，所述液滴是球形的。

3.根据权利要求1或2所述的激光器，其中，所述手性相的液晶(1)在活性激光介质的发射区域中具有选择性反射。

4.根据权利要求3所述的激光器，其中，所述手性相的液晶(1)是胆甾液晶，所述胆甾液晶为向列液晶与手性掺杂剂的混合物、或任何其它手性液晶相，所述任何其它手性液晶相为蓝相、铁电相、反铁电近晶相、任何亚铁电近晶相、软物质的另一种手性相、或由非手性分子所制成的另一种手性液晶相。

5.根据权利要求4所述的激光器，其中所述非手性分子为弓形分子。

6.根据权利要求3所述的激光器，其中，所述活性激光介质是有机荧光染料、稀土离子或其它离子、量子点或另一种荧光介质。

7.根据权利要求3所述的激光器，其中，所述液晶的螺旋结构在从所述液滴的表面(3)到其中心(4)的径向方向上延伸。

8.根据权利要求1或2所述的激光器，其中，液滴具有同心胆甾层(1)，其用作针对沿径向方向上行进的激光的选择性镜子，并形成球形布拉格谐振器。

9.根据权利要求1或2所述的激光器，其中，所述液滴被置于外部透明介质(2)中，所述外部透明介质可以是气体、液体、固体、另一类型的液晶或真空，选择所述外部透明介质以将所述液滴的外部与内部之间的边界处(3)的液晶分子布置成与所述液滴的表面平行。

10.根据权利要求9所述的激光器，其中，通过机械混合液晶和外部透明介质(2)，或通过在温度变化期间发生的相分离过程、液晶分布于其中的支持性光学各向同性介质(2)的聚合或光聚合，来形成所述液滴。

11.根据权利要求1或2所述的激光器，其中，在所述液滴的中心，布置球形物体(7)或另一形状的物体，所述物体由不与所述液滴的液晶反应的气体、液体、另外的液晶形成，或由固体形成。

12.根据权利要求1或2所述的激光器，其中，形状为圆柱形介电物体的光波导(9)在朝向所述液滴的中心的径向方向上穿透所述液滴，所述波导(9)捕获所述液滴的激光。

13.根据权利要求12所述的激光器，其中，所述波导(9)穿透整个液滴。

14.根据权利要求13所述的激光器，其中，所述波导(9)包含由活性激光物质制成的物体(7)，所述活性激光物质形成所述活性激光介质。

15.根据权利要求11所述的激光器，其中，所述球形物体(7)或另一形状的所述物体包含所述活性激光介质。

16.根据权利要求1或2所述的激光器，其中，所述活性激光介质分散于所述液晶中。

17.根据权利要求1所述的激光器，其中，所述液滴中的液晶是聚合的。

18.一种操作根据权利要求1到17中的任一项所述的激光器的方法，其中，利用处于所述活性激光介质的吸收范围内的外部强光(5)激励所述激光器，所述外部强光从一个或多个方向通过外部透明介质(2)或通过波导(9)到达所述液滴。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，通过改变温度或外部电场/磁场来改变由所述激光器发射的激光的波长。

20.一种激光器结构，所述激光器结构包括数个根据权利要求1-17中的任一项所述的激光器，其中，能够将多个所述激光器布置成一维、二维或三维网络，所述一维、二维或三维网络表现出平移和/或旋转对称性、准对称性、或根本不表现出平移或旋转对称性。

21.一种生产根据权利要求1到17中的任一项所述的激光器的方法，其中，通过机械混合液晶和外部透明介质，或通过使用在温度变化期间的相分离过程、液晶液滴分布于其中的支持性光学各向同性介质(2)的聚合或光聚合，来形成所述液晶液滴。