CN113238411A - 高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料 - Google Patents

高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料 Download PDF

Info

Publication number
CN113238411A
CN113238411A CN202110504568.7A CN202110504568A CN113238411A CN 113238411 A CN113238411 A CN 113238411A CN 202110504568 A CN202110504568 A CN 202110504568A CN 113238411 A CN113238411 A CN 113238411A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid crystal
tunable laser
light
laser
width
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
Application number
CN202110504568.7A
Other languages
English (en)
Inventor
朱为宏
郑致刚
胡宏龙
刘炳辉
李萌祺
李卉君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Kunhuang New Material Technology Co ltd
East China University of Science and Technology
Original Assignee
Suzhou Kunhuang New Material Technology Co ltd
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Kunhuang New Material Technology Co ltd, East China University of Science and Technology filed Critical Suzhou Kunhuang New Material Technology Co ltd
Priority to CN202110504568.7A priority Critical patent/CN113238411A/zh
Publication of CN113238411A publication Critical patent/CN113238411A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723—Polyimide, polyamide-imide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1065—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using liquid crystals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，是由基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料组成；所述基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物与液晶材料的质量比介于1:200与1:18之间，增益介质与液晶材料的质量比介于1:200与1:50之间；所述基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物的结构如下所示：
Figure DDA0003057859220000011
本发明的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，具有高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态、光谱线形稳定的光可调谐特点，同时保持输出激光光谱线形无明显变化。

Description

高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料
技术领域
本发明属于液晶激光领域，具体地说，涉及一种具有高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料。
背景技术
激光是一种单色性好，具有高相干性的光源，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”，广泛应用于空间技术、航空制导、微纳加工、生物医疗等各个领域。简单来说，由于原子中的电子吸收能量后从基态跃迁到激发态，当激发态粒子数高于基态，即产生粒子数反转，便发生受激光放大；产生的光子通过谐振腔进行选频，最后发出光学特性高度一致的光束，即为激光。因此，激光的产生除了增益介质之外，很重要的一点是必须具备谐振腔。传统激光器的谐振腔是通过两片平行放置的平面反射镜组成一个光振荡系统，这种系统产生的激光单色性较差，体积较大(Physical Review Letters,1987,58(20):2059-2062)。相对于传统激光而言，超晶格激光通过在Si表面生长一层SiO2，利用电子束刻蚀或光刻在SiO2表面形成周期结构，再在此结构上蒸发激光介质来制备，可得到单色性更好的激光，且体积小便于集成，但技术上工艺较复杂，加工周期长，条件要求高(IEEE Journal of QuantumElectronics,2003,39(9):1074-1080)。基于胆甾相液晶(Cholesteric Liquid Crystal，CLC)自组装螺旋超结构的激光不仅仅提供了独特的相干光源，同时具有简便的制备工艺及极高的器件灵活性，在微纳光子学领域具有重要的科学研究和工业应用意义，因此成为研究热门方向(Nature Photonics,2010,4(10):676-685)。
CLC自组装螺旋超结构中周期性调制的折射率变化为激光发射提供了其必要的谐振腔。通过外部刺激调节CLC的反射带长波边缘位置，并始终保持在增益介质的荧光谱线内，就可以实现可调谐激光。相比于其他外部刺激(例如电场，温度和机械力)来调控CLC的螺距，光调控具有操作简单、远程调控及高精度等优点，因此广泛应用于CLC激光调控中。然而，液晶光可调谐微腔激光存在热稳定性差、抗疲劳度低的问题(Journal of MaterialsChemistry C,2015,3(11),2462–2470)；其次，虽然声称具备波长可调谐性，但是对于除光稳定态以外的中间状态所发射的激光无法有效稳定在相应光谱位置，即无法获得稳定的中间态，实质上是一种“伪可调谐性”(Journal of Materials Chemistry C,2014,2(22):4388-4394)；此外，调谐过程中的液晶排列变化导致激光光谱线形发生畸变，影响光谱带宽和激光相干性。(Advanced Optical Materials,2014,2(9):845-848)。因此急需发展一类具备高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态调谐且调谐过程不影响光谱特性的CLC激光材料。
发明内容
本发明目的是提供一种高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，该材料具有高热稳定性和强抗疲劳度的特点，所产生的激光具有光可调谐性、多稳态、窄半宽、调谐过程中光谱线形稳定的特征。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一方面提供了一种高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，是由基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料组成；所述基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物与液晶材料的质量比介于1:200与1:18之间(优选为1:19)，增益介质与液晶材料的质量比介于1:200与1:50之间(优选为1:76)。
所述基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物的结构如下所示：
Figure BDA0003057859200000021
所述增益介质为增益介质DCJTB，购自Tokyo Chemical Industry,Japan。
所述液晶材料为向列相液晶、手性液晶(包括胆甾相、蓝相)、近晶相液晶、热致液晶或层状、柱状、球状相溶致液晶的混合物。
所述高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料可以实现高热稳定性、强抗疲劳度、多稳态、窄半宽、光可调谐以及调谐过程中的光谱线形不变的激光。
所述高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，是由基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料组成，并封装在液晶盒中，所形成液晶螺旋结构可以通过不同波段的激励光源(紫外光、可见光)照射该液晶盒，也可以通过加入少量上转化材料，如核-壳纳米粒子，然后用红外波段光照射该液晶盒。整个照射过程呈现出的液晶布拉格反射带在不同波段之间发生可逆转变，当撤去激励光源后，光谱反射带中心波长的位置能够在任意中间态较长一段时间中保持不变，具有良好的热稳定性，从而实现多稳态调控。而且由不同外部激励光源辐射导致的液晶布拉格反射带在不同波段之间发生的可逆变化是可以多次反复调节的，呈现强抗疲劳特性。因此只需要使CLC的反射带长波边缘始终保持在荧光增益介质的谱线内，在外部泵浦光源激发下，通过调节该反射带长波的位置，就可以使出射激光的波长随之改变，实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光。
所述液晶盒由下至上为：第二基板、第二取向层、液晶混合物层、第一取向层、第一基板；或所述液晶盒由下至上依次为：第二基板、增益介质薄膜层、液晶混合物层、增益介质薄膜层、第一基板。所述液晶盒既可以厂家购买所得，也可以自己制作。
所述液晶盒的取向层可以为水平取向，或垂直取向，或混合取向。
所述第一基板和/或第二基板为玻璃基板或柔性薄膜基板，如塑料薄膜、纸板、木材、布料、金属、无机薄膜、透明高分子材料或其它光学透明材料等。
所述第一取向层、第二取向层为聚酰亚胺膜，厚度为1-2微米。
所述液晶混合物层是由高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料制成，厚度为4-12微米。
所述外部激励光源的光谱范围分别为紫外波段，包含但不限于310纳米到400纳米中任意一段；可见光波段，包含但不限于405纳米到570纳米中任意一段，并且太阳光或白光LED也可以作为激励光源；红外波段，包含但不限于780纳米到1000纳米中任意一段，红外波段驱动体系需要加入少量上转化材料，如核-壳纳米粒子；并且太阳光或白光LED也可以作为激励光源。
本发明的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，是由基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料组成，主要用于激光领域，该光可调谐激光材料可实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光。可通过激励光照射来控制CLC的反射带长波边缘始终保持在增益介质的荧光谱线内，在外部泵浦光激发下，通过调节该反射带长波的位置，就可以使出射激光的波长随之改变，从而实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态、光谱线形稳定的光可调谐激光。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优势：
本发明的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料具有优异的热稳定性和抗疲劳度，同时具有以下优势：螺旋扭力大，且光致变化范围大，保证了CLC的反射带长波边缘始终保持在增益介质的荧光谱线内，这是激光产生的关键；热稳定性好，当用紫外光照射，使CLC的反射带长波边缘保持在增益介质的荧光谱线内，撤去激励光源，反射带波长可以在较长一段时间内稳定存在，从而实现激光发射波长的多稳态光调控；进一步，手性介质与液晶良好的共混特性及其单一的内源手性有效抑制了光调谐过程中由于液晶螺旋结构畸变所产生的激光光谱线性畸变、相干性与单色性下降的问题，同时优异的热稳定性可以保证激光的稳定输出，这是包括偶氮类等其它各类手性材料在内所不具备的；抗疲劳度好，可进行多次紫外光及可见光循环照射，从而实现激光的反复检验；而且该发明体系加工简单，原料成本低。
本发明的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，具体是通过基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料进行混配，调控液晶体系布拉格反射带长波至增益介质荧光光谱范围内来实现激光发射。本发明所述内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物可以在多种波长光照下发生开环反应和闭环反应，产生螺旋扭力(helical twisting power,HTP)的大范围调节。将本发明的基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与向列相液晶、手性液晶(包括胆甾相、蓝相)、近晶相等热致液晶或层状、柱状、球状相溶致液晶按照特定比例混合制成液晶混合物，然后将该液晶混合物封装在液晶盒中，可以通过不同波段光照来实现激光的精准调控。本发明中激光体系加工简单、原料成本低，且具有高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态、光谱线形稳定的光调控功能，可应用于微腔激光领域。
本发明的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶混合体系制备简单、原料成本低、光敏性好，具有高热稳定性及强抗疲劳度。利用该化合物、增益介质和液晶材料的混合配制可以实现对液晶布拉格反射波长的精准调控，通过特定波长光激励，使反射带长波边缘始终保持在增益介质的荧光谱线内，进一步调节该反射带的波长位置，在外部泵浦光激发下，就可以使出射激光的波长随之改变，实现窄线宽、多稳态、光谱线形稳定的光可调谐激光。
本发明的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，具有高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态、光谱线形稳定的光可调谐特点，加工简单、原料成本低、热稳定性及抗疲劳度优异，可实现激光的稳定光调谐，同时保持输出激光光谱线形无明显变化，可用于激光领域或进一步应用于具有高热稳定性、强抗疲劳度、多稳态的光可调谐激光体系领域。
附图说明
图1为激光发射原理示意图。
图2为本发明的实施例1中光可调谐激光材料的发射光谱及对应的布拉格发射波段示意图。
图3为本发明的实施例1中光可调谐激光材料的增益介质紫外吸收及荧光发射光谱图。
图4为本发明的实施例1中光可调谐激光材料的热稳定性测试图。
图5为本发明的实施例中光可调谐激光材料的抗疲劳度测试图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明所用原料化合物1o可按文献方法制备(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,4603-4607)，试剂和原料均市售可得。向列相液晶E7购自石家庄诚志永华显示材料有限公司，清亮点59℃。液晶盒购自太湖县裕田光电显示有限公司，大小15.13*21mm，盒厚5微米。
本发明的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，是由基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料组成，并封装在液晶盒中，所形成液晶螺旋结构可以通过不同波段的激励光源(紫外光、可见光)照射该液晶盒，也可以通过加入少量上转化材料，如核-壳纳米粒子，然后用红外波段光照射该液晶盒。整个照射过程呈现出的液晶布拉格反射带在不同波段之间发生可逆转变，当撤去激励光源后，光谱反射带中心波长的位置能够在任意中间态较长一段时间中保持不变，具有良好的热稳定性，从而实现多稳态调控。而且由不同外部激励光源辐射导致的液晶布拉格反射带在不同波段之间发生的可逆变化是可以多次反复调节的，呈现强抗疲劳特性。因此只需要使CLC的反射带长波边缘始终保持在荧光增益介质的谱线内，在外部泵浦光源激发下，通过调节该反射带长波的位置，就可以使出射激光的波长随之改变，实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光。
所述液晶盒由下至上为：第二基板、第二取向层、液晶混合物层、第一取向层、第一基板；或所述液晶盒由下至上依次为：第二基板、增益介质薄膜层、液晶混合物层、增益介质薄膜层、第一基板。所述液晶盒既可以厂家购买所得，也可以自己制作。
所述液晶盒的取向层可以为水平取向，或垂直取向，或混合取向。
所述第一基板和/或第二基板为玻璃基板或柔性薄膜基板，如塑料薄膜、纸板、木材、布料、金属、无机薄膜、透明高分子材料或其它光学透明材料等。
所述第一取向层、第二取向层为聚酰亚胺膜，厚度为1-2微米。
所述液晶混合物层是由高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料制成，厚度为4-12微米。
所述外部激励光源的光谱范围分别为紫外波段，包含但不限于310纳米到400纳米中任意一段；可见光波段，包含但不限于450纳米到570纳米中任意一段，并且太阳光或白光LED也可以作为激励光源；红外波段，包含但不限于780纳米到1000纳米中任意一段，红外波段驱动体系需要加入少量上转化材料，如核-壳纳米粒子；并且太阳光或白光LED也可以作为激励光源。
本发明的激光体系是基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料混合制成液晶混合而成，主要用于激光领域，该液晶混合物材料可实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态的光可调谐激光。该激光体系通过激励光照射来控制CLC的反射带长波边缘始终保持在增益介质的荧光谱线内，在外部泵浦光激发下，通过调节该反射带的波长位置，就可以使出射激光的波长随之改变，从而实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态的光可调谐激光。
实施例中激光原理说明：将化合物1o、增益介质DCJTB(购买于Tokyo ChemicalIndustry,Japan)与商用普通向列相液晶E7(购买于石家庄诚志永华显示材料有限公司)混合均匀，获得高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，然后将所制成的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料封装在液晶盒中。如图1所示，图1为激光发射原理示意图。利用外部激励光，如紫外光(310nm～400nm)和可见光(450nm～570nm)来回照射该液晶盒(光源与样品的距离保持在30cm以内)，使CLC的反射带长波边缘始终保持在增益介质的荧光谱线内，在外部泵浦光激发下，就可以使出射激光的波长随之改变，从而实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态的光可调谐激光。
实施例1
一种高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料的制备：将2.0mg化合物1o、0.5mg增益介质DCJTB与38.0mg商用普通向列相液晶E7混合均匀，获得高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料。
光调谐激光说明：将上述高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料封装在液晶盒中，大小15.13*21mm，盒厚5微米。图2为本发明的实施例1中光可调谐激光材料的发射光谱及对应的布拉格发射波段示意图。图2a中，当外部激励光用紫外光(365nm)，功率为4mW·cm-2照射液晶盒时，随着不同照射时间的变化，液晶体系螺距变大，根据布拉格方程，整个液晶体系的布拉格反射波长随着螺距增大而红移，图2b中，当照射时间为10s时，此时布拉格反射带长波边缘进入增益介质DCJTB的荧光谱线内，在532nm的泵浦光激发下(脉冲时长：8ns，重复频率7Hz，单脉冲能量3.0μJ)，发射出609nm的激光；继续照射3s(即照射时间13s)，布拉格反射带长波继续红移，在532nm的泵浦光激发下，发射出638nm的激光；继续照射3s(即照射时间16s)，布拉格反射带长波继续红移，在532nm的泵浦光激发下，发射出659nm的激光，此时液晶体系达到一个光稳态，同理，用可见光(530nm)，功率为1mW·cm-2照射液晶盒时，其布拉格反射带长波逐渐减小，所发射出的激光也会慢慢蓝移，回到最初609nm发射的激光。如图3所示，图3为本发明的实施例1中光可调谐激光材料的增益介质紫外吸收及荧光发射光谱图。如图4所示，图4为本发明的实施例1中光可调谐激光材料的热稳定性测试图。分别将609nm、638nm及659nm的激光体系放在黑暗中静置不同时间后，继续在532nm的泵浦光激发下来检测激光发射，发现10h后激光仍可产生，并且波段基本不变。如图5所示，图5为本发明的实施例中光可调谐激光材料的抗疲劳度测试图。同时利用紫外光(365nm)和可见光(530nm)来回照射该液晶盒，使得激光在609nm和659nm之间来回10个循环，所产生的激光仍然保持最初的状态，并且所产生的激光半峰宽均在0.6nm左右，且无线形畸变、杂峰等实验现象。因此，高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料可以实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态、光谱线形稳定的光可调谐激光。
实施例2
一种高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料的制备：将2.0mg化合物1o、0.5mg增益介质DCJTB与38.0mg商用普通向列相液晶E7混合均匀，获得高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料。
光调谐激光说明：将上述高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料封装在液晶盒中，大小15.13*21mm，盒厚5微米。当外部激励光用紫外光(365nm)，功率为2mW·cm-2照射液晶盒时，随着不同照射时间的变化，液晶体系螺距变大，根据布拉格方程，整个液晶体系的布拉格反射波长随着螺距增大而红移，当照射时间为18s时，此时布拉格反射带长波边缘进入增益介质DCJTB的荧光谱线内，在532nm的泵浦光激发下(脉冲时长：8ns，重复频率7Hz，单脉冲能量3.0μJ)，发射出609nm的激光；继续照射5s(即照射时间23s)，布拉格反射带长波继续红移，在532nm的泵浦光激发下，发射出638nm的激光；继续照射6s(即照射时间29s)，布拉格反射带长波继续红移，在532nm的泵浦光激发下，发射出659nm的激光，此时液晶体系达到一个光稳态，同理，用可见光(530nm)，功率为1mW·cm-2照射液晶盒时，其布拉格反射带长波逐渐减小，所发射出的激光也会慢慢蓝移，回到最初609nm发射的激光。和实施例1一样，所发射的激光具有优异的热稳定性及抗疲劳度，且所产生的激光半峰宽均在0.6nm左右，无线形畸变、杂峰等现象。因此，高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料可以实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态、光谱线形稳定的光可调谐激光。
实施例3
一种高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料的制备：将2.0mg化合物1o、0.5mg增益介质DCJTB与38.0mg商用普通向列相液晶E7混合均匀，获得高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料。
光调谐激光说明：将上述高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料封装在液晶盒中，大小15.13*21mm，盒厚5微米。当外部激励光用可见光(405nm)，功率为4mW·cm-2照射液晶盒时，随着不同照射时间的变化，液晶体系螺距变大，根据布拉格方程，整个液晶体系的布拉格反射波长随着螺距增大而红移，当照射时间为16s时，此时布拉格反射带长波边缘进入增益介质DCJTB的荧光谱线内，在532nm的泵浦光激发下(脉冲时长：8ns，重复频率7Hz，单脉冲能量3.0μJ)，发射出609nm的激光；继续照射7s(即照射时间23s)，布拉格反射带长波继续红移，在532nm的泵浦光激发下，发射出638nm的激光；继续照射8s(即照射时间31s)，布拉格反射带长波继续红移，在532nm的泵浦光激发下，发射出659nm的激光，此时液晶体系达到一个光稳态，同理，用可见光(530nm)，功率为1mW·cm-2照射液晶盒时，其布拉格反射带长波逐渐减小，所发射出的激光也会慢慢蓝移，回到最初609nm发射的激光。和实施例1一样，所发射的激光具有优异的热稳定性及抗疲劳度，且所产生的激光半峰宽均在0.6nm左右，无线形畸变、杂峰等现象。因此，高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料可以实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄线宽、多稳态、光谱线形稳定的光可调谐激光。
对比例1
参考来源：Chen L,Li Y,Fan J,et al.Photoresponsive MonodisperseCholesteric Liquid Crystalline Microshells for Tunable Omnidirectional LasingEnabled by a Visible Light-Driven Chiral Molecular Switch[J].Advanced OpticalMaterials,2014,2(9):904-904.
这篇文章中利用一类偶氮类手性光敏分子，荧光染料为DCM，掺杂到商用向列相液晶E7中，在532nm的泵浦光激发下(单脉冲能量5.0μJ)，可以调节发射出从590nm到640nm的激光，12h后激光从640nm回到590nm。
相比于本发明的上述高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料来说，这篇文献中所产生的激光峰型半宽较大，并伴随着杂峰以及线形畸变等问题，热稳定性也较差。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，是由基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物、增益介质与液晶材料组成；所述基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物与液晶材料的质量比介于1:200与1:18之间，增益介质与液晶材料的质量比介于1:200与1:50之间；
所述基于内源性手性位阻型烯桥的二芳基乙烯化合物的结构如下所示：
Figure FDA0003057859190000011
2.根据权利要求1所述的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，所述液晶材料为向列相液晶、手性液晶、近晶相液晶、热致液晶或层状、柱状、球状相溶致液晶的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，所述高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料封装在液晶盒中，通过激励光源照射该液晶盒，实现高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光。
4.根据权利要求3所述的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，所述液晶盒由下至上为：第二基板、第二取向层、液晶混合物层、第一取向层、第一基板；或所述液晶盒由下至上依次为：第二基板、增益介质薄膜层、液晶混合物层、增益介质薄膜层、第一基板；
所述液晶混合物层是由高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料制成，厚度为4-12微米。
5.根据权利要求4所述的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，所述液晶盒的取向层为水平取向，或垂直取向，或混合取向。
6.根据权利要求4所述的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，所述第一基板和/或第二基板为玻璃基板或柔性薄膜基板。
7.根据权利要求4所述的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，所述第一取向层、第二取向层为聚酰亚胺膜，厚度为1-2微米。
8.根据权利要求3所述的高热稳定性、强抗疲劳度、窄半宽、多稳态的光可调谐激光材料，其特征在于，所述激励光源的光谱范围分别为紫外波段，包含但不限于310纳米到400纳米中任意一段；可见光波段，包含但不限于405纳米到570纳米中任意一段，并且太阳光或白光LED也可以作为激励光源；红外波段，包含但不限于780纳米到1000纳米中任意一段。
CN202110504568.7A 2021-05-10 2021-05-10 高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料 Pending CN113238411A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110504568.7A CN113238411A (zh) 2021-05-10 2021-05-10 高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110504568.7A CN113238411A (zh) 2021-05-10 2021-05-10 高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113238411A true CN113238411A (zh) 2021-08-10

Family

ID=77132906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110504568.7A Pending CN113238411A (zh) 2021-05-10 2021-05-10 高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113238411A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017087374A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-26 Kent State University Electrically tunable laser with cholesteric liquid crystal heliconical structure
KR20200009803A (ko) * 2018-07-20 2020-01-30 한국화학연구원 콜레스테릭 액정 조성물을 위한 표면 에너지가 조절된 광감응형 키랄 도펀트
CN111048976A (zh) * 2020-01-09 2020-04-21 曲阜师范大学 一种无机钙钛矿量子点分布式反馈激光器
CN111423868A (zh) * 2020-05-19 2020-07-17 华东理工大学 多稳态、反射色连续可控的双重可擦式防伪技术及其在光信息编码领域的应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017087374A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-26 Kent State University Electrically tunable laser with cholesteric liquid crystal heliconical structure
KR20200009803A (ko) * 2018-07-20 2020-01-30 한국화학연구원 콜레스테릭 액정 조성물을 위한 표면 에너지가 조절된 광감응형 키랄 도펀트
CN111048976A (zh) * 2020-01-09 2020-04-21 曲阜师范大学 一种无机钙钛矿量子点分布式反馈激光器
CN111423868A (zh) * 2020-05-19 2020-07-17 华东理工大学 多稳态、反射色连续可控的双重可擦式防伪技术及其在光信息编码领域的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RICCARDO BARBERI, ROBERTO BARTOLINO, GABRIELLA CIPPARRONE: "Phototunable lasing in dye-doped cholesteric liquid crystals", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Dual stimuli-responsive high-efficiency circularly polarized luminescence from light-emitting chiral nematic liquid crystals
Ogawa et al. Donor–acceptor–collector ternary crystalline films for efficient solid-state photon upconversion
Chanishvili et al. Lasing in dye‐doped cholesteric liquid crystals: two new tuning strategies
Shibaev et al. Light controllable tuning and switching of lasing in chiral liquid crystals
Bobrovsky et al. Cholesteric mixtures with photochemically tunable, circularly polarized fluorescence
Li et al. Tunable circularly polarized luminescence with a high dissymmetry factor emitted from luminogen-bonded and electrically controlled polymer-stabilized cholesteric liquid crystals
Lu et al. Wide tunable laser based on electrically regulated bandwidth broadening in polymer-stabilized cholesteric liquid crystal
CN111423868B (zh) 多稳态、反射色连续可控的双重可擦式防伪技术及其在光信息编码领域的应用
Zhou et al. Advancements and applications of liquid crystal/polymer composite films
Shen et al. Red shift of bleaching signals in femtosecond transient absorption spectra of CsPbX3 (X= Cl/Br, Br, Br/I) nanocrystals induced by the biexciton effect
El-Kallassi et al. Optical tuning of planar photonic crystals infiltrated with organic molecules
CN113238411A (zh) 高热稳定性强抗疲劳度窄半宽多稳态的光可调谐激光材料
Feng et al. Switching of lasing direction in reconfigurable chiral photonic crystals
Qu et al. Efficient and tunable liquid crystal random laser based on plasmonic-enhanced FRET
Thilaga Rajeswari et al. First-time investigation on crystal growth, optical, thermal, electrical and third-order non-linear optical activities of novel thiosemicarbazide single crystals for non-linear optical applications
Liu et al. Low-threshold, single-mode, and linearly polarized lasing from all organic quasicrystal microcavity
Lu et al. Near-infrared light directed reflection in a cholesteric liquid crystal
Alyamani et al. White random lasing in mixture of ZnSe, CdS and CdSSe micropowders
Lee et al. Band-tunable color cone lasing emission based on dye-doped cholesteric liquid crystals with various pitches and a pitch gradient
Wang et al. Electrically modulated large range tuning of self-assembled photonic bandgaps in polymer-stabilised blue phases
Serak et al. Nonlinear transmission of photosensitive cholesteric liquid crystals due to spectral bandwidth auto-tuning or restoration
Saihui et al. Up-conversion Luminescence Performance of Oxyfluoride Glass-ceramic Containing Er 3+∶ NaYF 4 Nanocrystals Under Two-wavelength Excitation
Yeh et al. Photoluminescence enhancement of amino-functionalized graphene quantum dots in two-dimensional optical resonators
Meng et al. Controllable random lasers based on two-dimensional random gain systems with nematic liquid crystals
Bugakov et al. OPTIMIZATION OF CHEMICAL STRUCTURE OF COMPATIBILIZERS BASED ON LIQUID CRYSTALLINE DIBLOCK COPOLYMERS FOR RECONCILIATION BETWEEN INORGANIC QUANTUM DOTS AND ORGANIC CHOLESTERIC LIQUID CRYSTALS

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210810