染料摻雜手性向列相液晶激光器研究獲進展

　　自從激光器被首次研制出來，對適應性更強的激光器的需求有增無減。手性向列相液晶（CLC）是一類有望塑造未來激光器使用方式的新興設備，因為它們擁有較低閾值、易于制造，并且可在更廣范圍的電磁譜內進行調諧。關于如何在這些設備中選擇頻帶邊沿模式——決定了發送激光的能量——的最新工作，或許為將來的激光器如何被調諧帶來了希望。

　　激光腔由一種摻雜有熒光染料的手性向列相液晶形成。這種液晶會在激光腔中創建光子帶隙。一個科研團隊展示了一種僅通過應用20伏電壓，便能使激光器在光子帶隙長波長和短波長邊沿之間電動轉換發射物的技術。他們在美國物理聯合會（AIP）所屬《應用物理快報》上報告了這一成果。

　　“我們的貢獻是找到了一種改變CLC結構中增益介質（熒光染料）躍遷偶極矩方向的方法，并且在無須調諧光子帶隙位置的情形下實現了長波長和短波長邊沿之間的模式選擇。”論文作者之一Chun-Ta Wang介紹說，“我們還展示了一種聚合物穩定的CLC系統，而這改善了激光器的穩定性、發送激光的能力以及閾值電壓。”

　　CLC激光器通過一系列自組裝成螺旋形模式并在隨后充當激光器腔室的液晶發揮作用。這些螺旋狀結構是手性的，意味著它們在同一方向作螺旋式移動。這使得它們可在較廣的波長范圍內被調諧。雖然很多諸如DVD播放機中使用的雷射二極體等激光器被固定在一種顏色上，但很多CLC激光器可被調諧成在可見光光譜范圍內外的多種顏色。

　　除了調諧激光波長，一個探索的熱點領域是發現通過將激光模式從一個光子帶隙邊沿轉換到另一個從而調諧波長的不同方法。迄今為止，一些嘗試表明有可能在長、短波長邊沿之間轉換。Wang帶領的團隊證實，這種模式轉換是可能的。其方法是：將直流電場應用到熒光染料中，從而在不影響帶隙光譜位置的情況下改變有序參數。研究人員通過改變液晶和染料的比率并且利用光導纖維光譜法記錄激光輸出值，測試了3種混合物。他們發現，所有樣本都有可能從短波長邊沿轉換到長波長邊沿發送激光。而且，聚合物穩定的平面CLC樣本能利用額外的結構穩定性反過來轉換兩種模式，并且表現出改良的性能和閾值電壓。