[發明專利]一種偏振度可調的柔性薄膜隨機激光器及其制備方法

有效

• 申請號: 201610316126.9
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105762634B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 葉莉華;劉波;王著元;顧兵;李芳杰;崔一平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01S3/101
• 分類號: H01S3/101;G02F1/139
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種偏振度可調的柔性薄膜隨機激光器及其制備方法。隨機激光器為膜狀結構，由聚乙烯醇、多元醇、染料向列相液晶微滴組成，多元醇和染料向列相液晶微滴位于聚乙烯醇構成的薄膜內。本發明基于向列相液晶的光學各向異性，在激光泵浦條件下，通過機械拉伸含染料向列相液晶微滴的聚乙烯醇薄膜，改變向列相液晶分子在聚乙烯醇薄膜中的取向，實現偏振度可調的隨機激光出射，且隨機激光偏振方向平行于拉伸方向。本發明可以實現隨機激光的波長穩定、偏振度連續可調的功能，具有成本低，結構簡單，實現方便等特點，在顯示、傳感器以及偏振光學遙感器的實驗室偏振定標和系統級性能檢測等方面有較好的應用價值。

技術領域

本發明涉及隨機激光領域，具體涉及一種偏振度可調的柔性薄膜隨機激光器及其制備方法。

背景技術

近年來，隨機激光已經成為國際激光學界的熱門研究領域。隨機激光輻射源自激活無序介質，即輻射光由激活無序介質中的多次散射提供光學反饋，從而獲得較大的增益，因而無需外加諧振腔。聚合物分散液晶隨機激光器將激光增益介質摻雜在液晶材料與聚合物中，利用液晶分子長軸方向的折射率與聚合物之間的折射率不匹配提供散射，從而形成多重反饋，形成增益，出射隨機激光，具有體積小，易于集成等特點。

偏振光源在與介質相互作用以后出來的散射光會帶有其自身的特性所決定的偏振信息，有別于通常測量得到的光強、光譜、相位等信息，并且偏振光在散射介質中的傳輸也是有規律可循的。根據介質散射和目標反射光的不同偏振特性可利用偏振技術排除粒子散射光的干擾而提高圖象的清晰度；利用偏振手段可對生物組織病變前后的偏振參數進行測量、對比、分析，從而給醫療診斷提供了一種新的信息分析手段；利用偏振光進行液晶顯示；利用偏振光源偏振度的調節，可用于偏振光學遙感器的實驗室偏振定標和系統級性能檢測；利用偏振度與拉伸應力之間的關系，可用于形變監測的傳感器。

然而在隨機激光領域，隨機激光可以通過以下幾種方式實現線偏振隨機激光的出射或隨機激光偏振度的調節。(1)2004年歐洲非線性實驗室的Diederik S.Wiersma小組發表的文章“Quasi-Two-Dimensional Diffusive Random Laser Action”，通過外加電場實現液晶分子沿著電場方向取向，并實現線偏振(e偏振光)光的出射；(2)2012年德國明斯特大學的Sebastian Knitter小組發表的文章“Emission polarization of random lasersin organic dye solutions”，通過在甘油中混合染料和納米粒子，并通過線偏振光泵浦，實現線偏振隨機激光的出射；(3)2012年英國劍橋大學的H.J.Coles小組發表的文章“Band-edge and random lasing in paintable liquid crystal emulsions”，在PVA薄膜結構中摻雜膽甾相液晶微滴，膽甾相液晶滴中的液晶分子呈螺旋結構排列，該結構出射具有隨機偏振特性的隨機激光；(4)2013年哈爾濱工業大學的姚鳳鳳小組發表的文章“Polarizationand polarization control of random lasers from dye-doped nematic liquidcrystals”，通過摩擦取向，導致液晶盒中液晶分子的取向，并依據染料分子與液晶分子之間的賓主效應，實現線偏振隨機激光的出射；(5)2015年北京工業大學的翟天瑞小組發表的文章“A plasmonic random laser tunable through stretching silver nanowiresembedded in a flexible substrate”，通過將含有銀納米線和激光染料R6G的PDMS溶液旋涂在硅橡膠基底上，形成波導結構，利用銀納米線的表面等離子體效應和PDMS薄膜結構的波導效應，實現隨機偏振隨機激光的出射，并通過拉伸PDMS薄膜，迫使銀納米線重新取向和斷裂，隨機激光波長藍移、強度減弱，并且實現偏振方向主要垂直于拉伸方向的隨機激光出射，隨機激光的偏振極化率從1.04轉變到1.51(即偏振度由0.02轉變到0.20)。